一种有机/无机杂化材料poss-pdmaema两相吸附有机染料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工及新材料技术领域，具体涉及一种有机/无机杂化材料 POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代工业的迅猛发展，工厂排放大量含重金属离子和染料的废水，给生态系 统和人类健康带来日益严重的污染和危害，有机染料是世界公认的主要化工染料产品之 一，在不断地生产和开发资源过程中，不可避免地生产含多种染料和大量染色物的废水，这 类污水中的有机污染物具有结构复杂、色度高、毒性大和难降解等特性，如果不能将其有效 的治理而流入到环境中会危害到人类的生存。常见的有机染料污染主要来源于纺织工厂、 塑料、皮革、涂层、橡胶、油膝和木料等工业废水。这些染料所造成的污染主要包括大气污 染，水体污染和土壤污染等三大污染。据水污染统计显示，我国86 %的城市河段水质污染超 标，将给生态环境和生物种群带来严重危害。2013年上半年重大水污染事件报道显示，在发 展中国家，有80 %的疾病是通过饮用了不卫生的水而传播的，全球每年近2000万人因饮 用不卫生水而死亡。随着现代工业迅速发展，人工合成的有机染料数量和种类越来越多，大 多偶氮染料能分解产生20多种致癌芳香胺，经过活化作用改变人体的DNA结构引起突变 和诱发癌症等严重疾病。为了解决环境污染问题，研宄人员不断地开发和寻找各种污水治 理方法。
[0003] 目前主要的治理方法有膜过滤法、化学沉淀法、离子交换法、化学氧化法、絮凝沉 淀法、化学氧化法、电化学法、生物化学法、光催化氧化法和吸附法等。但是这些方法也存 在种种不足，例如有的方法成本高，有的加入了大量沉淀剂造成二次污染，有的对条件、设 备等要求较高，有的吸附效率低等。针对这些问题，本发明提出一种有机/无机杂化材料 P0SS-聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯（POSS-PDMAEMA)两相吸附有机染料的方法。有机/无机杂 化材料POSS-PDMAEMA具有两亲性，在适当的条件下可在水溶液中自组装成胶束，从而把有 机染料负载在胶束内部，达到吸附染料的目的。由于PDMAEMA具有温度响应性，达到一定温 度并保温一段时间后会出现染料的可逆释放现象，从而实现有机染料的可逆性吸附。而且， 相对于纯聚合物PDMAEMA，有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA具有更好的化学和热稳定性 以及更高的玻璃化转变温度。利用本发明制备的有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA，它在 治理环境污染方面具有良好的应用前景，可用于对有机染料进行两相吸附。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种有机/无机杂化材料 POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法。
[0005] 本发明提出了一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的 制备方法，该方法先采用硫醇-烯点击化学和RAFT方法联用一种有机/无机杂化材料 POSS-PDMAEMA，并将POSS-PDMAEMA配置成一定浓度的胶束溶液，然后再将有机染料（甲基 红，双硫腙）溶于有机溶剂中，配置成一系列不同浓度的染料(油相）溶液，并测试其两相吸 附效果，最后再将两相吸附后的水溶液加热，测试其可逆吸附性。
[0006] 本发明提出了一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制 备方法，所说材料分为有机部分和无机部分，有机部分为聚合物聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯 (PDMAEMA)，无机部分为八乙烯基P0SS，其中聚甲基丙烯酸二甲胺（PDMAEMA)和八乙烯基 P0SS的化学结构式分别如下所示：
【主权项】
1. 一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法，其特征 在于，所说材料分为有机部分和无机部分，有机部分为聚合物聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯 (PDMAEMA)，无机部分为八乙烯基P0SS，聚甲基丙烯酸二甲胺（PDMAEMA)和八乙烯基P0SS的 化学结构式分别如下所示：
n为 50 ~5000 ; PDMAEMA的化学结构式
八乙烯基P0SS的化学结构式 具体步骤如下： (1)有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA的合成 称取5~20g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯单体于25~100mL单口烧瓶中，称取90~ 120mg4-氰基-4-(硫代苯甲酰）戊酸和15~30mg偶氮二异丁腈于50mL烧杯中，加 入5~25mL二氧六环溶解完全，然后将上述两者混合，在氮气保护下置于80~100°C油 浴下搅拌反应6~24h，反应结束后将烧瓶冷却至室温后通大气，将冷却后的溶液在40~ 60°C下真空旋转蒸发除去溶剂得到样品，将样品溶于5~15mL二氯甲烷，滴加到200~600 mL石油醚中，静置2~8h，除去上层液体，得到底部粘稠物质，重复以上步骤1~3次，最 后在40~60°C下真空干燥12~48h，得到橙色的PDMAEMA; 称取2~5g步骤⑴制备的PDMAEMA，0. 02~0. 25g八乙烯基POSS，置于25~100mL单口烧瓶中，用5~25mL四氢呋喃将其溶解，单口烧瓶用橡胶塞密封，再加入140~160 yL二甲基苯基膦，磁力搅拌使其溶解，氮气回流30~60min后，加入160~190yL正 己胺，继续通氮气30~60min后将通气管拔下，室温下密封反应6~24h，反应结束后， 将溶液在20~40°C下真空旋蒸除去溶剂得到样品，将样品溶于5~15mL二氯甲烷，滴加 到200~600mL石油醚中，静置2~8h，除去上层液体，得到底部粘稠物质，重复以上步骤 1~3次，最后在30~60°C下真空干燥12~48h，得到淡黄色的POSS-PDMAEMA; (2) POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备 称取10~50mg步骤（1)制备的POSS-PDMAEMA，溶于10~100mg的去离子水中配置 成1~10mg/mL的POSS-PDMAEMA胶束溶液(水相)，然后将10~50mg有机染料溶于10~ 100mg石油醚中，配置成浓度为1~10mg/mL的有机染料溶液(油相)，分别称取1~5mL POSS-PDMAEMA胶束溶液(水相）和1~5mL有机染料溶液(油相）加入样品瓶中，混合均匀 后超声处理1~15分钟，静置分层30~90分钟后，即得到POSS-PDMAEMA两相吸附有机染 料，量取上层石油醚溶液进行紫外-可见分光光度计测试染料吸附效果； (3) POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的解吸附 将步骤（2)制备的POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的混合溶液置于30~60°C的油浴 中恒温加热1~6h，即得POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的解吸附，量取上层的石油醚溶 液进行紫外-可见分光光度计测试染料吸附效果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述有机染料为甲基红、双硫腙、苏丹III或 尼罗红中的一种或几种。
【专利摘要】本发明涉及一种有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA两相吸附有机染料的制备方法。该方法使用的含有POSS的有机/无机杂化材料POSS-PDMAEMA具有两亲性，可以在适当的条件下在水溶液中自组装成胶束，从而把有机染料负载在胶束内部，达到两相吸附有机染料的目的。并且由于PDMAEMA具有温度响应性，达到一定温度并保温一段时间后会出现染料的释放现象，从而实现有机染料的可逆性吸附。该方法原料制备简便，吸附速度快、效率高，吸附后的溶液在一定温度保温一段时间后会出现染料的可逆释放，从而实现可逆性吸附，不但可以回收吸附后的染料，吸附剂也可以循环使用，是新一代高性能智能材料产品。
【IPC分类】C02F103-30, B01J20-26, C08F8-42, B01J20-30, C02F1-28, C08F120-34, C02F101-30
【公开号】CN104841389
【申请号】CN201510179765
【发明人】杨正龙, 刘芯岩
【申请人】同济大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月16日