专利名称：改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂及应用的制作方法
技术领域：
本发明 属于高分子复合材料技术领域，涉及一系列以十二烷基苯磺酸钠等含有磺酸基的表面活性改性的聚苯胺(PANSDBS)与坡缕石结合的复合型吸附剂，本发明同时还涉及该复合型吸附剂在吸附污水中阳离子染料、重金属离子、苯酚材料的应用。
背景技术：
随着人口的增长和工业的发展，水资源匮乏、特别是水质型缺水现象日益严重，污水处理技术在生产和生活中的作用也越来越大。纺织印染行业是废水排放大户，占整个工业废水排放量的1/3。所以印染废水污染引发的环境问题日益突出，多数染料如罗丹明B和亚甲基蓝等阳离子染料，具有一定的毒性和生物积聚性，在自然条件下很难降解。印染废水直接排放到水体，不仅影响水体美观，降低水体透光率，而且破坏水体生态系统。染料及其中间代谢产物含有多种有毒物质可对水体生物造成多种危害.。印染废水的处理主要从脱色问题着手。目前，常用的脱色处理方法有中和法、氧化法、吸附法、反渗透法及混凝法等。在水体污染方面，重金属污染同样是另一个难以根治的问题。对重金属废水的处理方法主要包括吸附法、离子沉淀法、交换树脂法等等。工业上多采用化学沉淀法处理重金属废水，但化学沉淀法存在易引起水质硬化，对低浓度的重金属离子处理不彻底，容易导致二次污染等缺点。离子交换树脂法可以将重金属离子转移到树脂上，但树脂和重金属离子难以分离，不论是在树脂的再利用方面还是在贵重金属的回收方面都有所不足。近年来，吸附法作为染料废水和重金属污水的高效处理方法越来越被人们关注。 其中多采用商品活性炭为吸附剂，目前人们试图研发更廉价、更有效的吸附材料以取代活性炭来进一步提高吸附效率并降低成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种改性聚苯胺-坡缕石复合型吸附剂。本发明的改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂，是由以下工艺制备而成
(1)将含有磺酸基的表面活性剂溶于水中，搅拌配制成浓度0. 07、. lmol/L的混合溶液。所述含有磺酸基的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、仲烷基苯磺酸钠等苯基磺酸盐，脂肪酸甲酯磺酸钠、全氟辛烷磺酸钠等链烃磺酸盐。(2)加入含有磺酸基的表面活性剂质量0. 2^0. 5倍的苯胺单体，搅拌2飞小时；
(3)加入苯胺单体质量0.5^0. 8倍、用酸处理过的坡缕石，搅拌4飞小时，使苯胺单体可以进入坡缕石的孔径之中；
(4)加入苯胺单体等摩尔量的引发剂过硫酸铵，继续搅拌2(Γ24小时；抽滤，洗涤固体沉淀；(5)于6(T8(TC真空干燥，研磨，得到坡缕石掺杂的聚苯胺吸附剂。下面通过红外光谱和热重曲线对本发明的改性聚苯胺吸附剂的结构和性能进行说明。1、 红外光谱
图1为本发明改性聚苯胺-坡缕石复合型吸附剂与改性聚苯胺吸附剂(PANSDBS)的红外光谱对比图。从图1可以看出除了有聚苯胺的特征峰以外在1658CHT1处还有了坡缕石的特征峰，说明PANSDBS已与坡缕石成功复合。2、扫面电镜
图2为PANSDBS (a)与本发明改性聚苯胺-坡缕石复合材料(b)的扫描电镜对比图。 由图a可见，PANSDBS是由许多小颗粒团聚在一起的块状，而图b中坡缕石掺杂在块状 PANSDBS 间。3、XRD
图3是PANSDBS、改性聚苯胺-坡缕石复合材料的XRD对比图。从图中可以看出，改性聚苯胺-坡缕石复合材料在5 70度的范围内出现了坡缕石的对应特征峰，进一步证明了 PANSDBS已与坡缕石成功复合。4、热重分析
图4为本发明制备的改性聚苯胺_坡缕石复合材料吸附剂的热重曲线。从图4中可以看出，吸附剂的在(Tiocrc的热稳定性是很好的，当温度升到ioo°c，改性聚苯胺-坡缕石复合材料吸附剂的分解量仅为3. 4022%。综上所述，本发明将原本对阳离子染料吸附性能不明显的聚苯胺和十二烷基苯磺酸钠等含有磺酸基的表面活性剂相互结合，使聚苯胺分子链嫁接上具有吸附阳离子性能的磺酸基；同时由于表面活性剂的存在改变了聚合物的内部孔道结构，增强了材料的吸附性和稳定性。而聚苯胺众所周知由于它的比表面积大，同时表面有羟基基团存在可以吸附重金属离子。坡缕石是一种层链状镁铝硅酸盐粘土矿物，具有特殊的纤维状晶体形态，其内部多孔道，比表面积大，对重金属离子具有良好的吸附性能。但其对染料吸附较差。本发明将改性聚苯胺和坡缕石复合，利用两者的协同作用，得到的复合型吸附剂对染料废水和含有重金属离子与苯酚的工业污水都有良好的吸附能力。同时该复合型吸附剂还具有制备方便、价格低廉、成本低；化学稳定性好，易于分离，可循环使用，对环境不造成二次污染等优点，是一种很有潜力的污水吸附材料。大量实验证明，本发明复合型吸附剂的用量与待处理的废水量的比例为 1 2000^1 15000，搅拌3(Γ60分钟后静置40分钟将吸附剂与污水固液分离，处理过的污水达到国家排放标准；本发明材料可以广泛用于染料废水和含有重金属离子的工业污水的净化和处理。
图1为掺杂坡缕石的PANSDBS与PANSDBS的红外光谱对比图。图2为掺杂坡缕石的PANSDBS与PANSDBS的扫描电镜对比图。图3为掺杂坡缕石的PANSDBS、PANSDBS和坡缕石的XRD对比图。图4为本发明制备的坡缕石掺杂的PANSDBS吸附剂的热重曲线。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明吸附剂的制备及处理工业污水的方法作进一步说明。实施例一 改性聚苯胺_坡缕石复合吸附剂的制备
将IOg十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶解于500毫升水中，搅拌2飞小时；加入2g苯胺 (AN)，继续搅拌2飞小时；加入Ig酸处理过的坡缕石，搅拌4小时；加入4. 9g过硫酸铵，继续搅拌24小时；抽滤，洗涤固体沉淀；真空烘箱60°C干燥8小时，研磨成粉末，得到改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂。实施例二 改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂的制备
将IOg十六烷基苯磺酸钠溶解于500毫升水中，搅拌2飞小时；加入3g苯胺(AN)，继续搅拌2飞小时；加入1.5g酸处理过的坡缕石，搅拌4小时；加入7. 4g过硫酸铵，继续搅拌 24小时；抽滤，洗涤固体沉淀；真空烘箱60°C干燥8小时，研磨成粉末，得到改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂。实施例三改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂的制备
将IOg全氟辛烷磺酸钠溶解于500毫升水中，搅拌2飞小时；加入4g苯胺(AN)，继续搅拌2飞小时；加入2 g酸处理过的坡缕石，搅拌4小时；加入9. Sg过硫酸铵，继续搅拌24 小时；抽滤，洗涤固体沉淀；真空烘箱60°C干燥8小时，研磨成粉末，得到改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂。实施例四改性聚苯胺_坡缕石复合吸附剂的制备
将IOg脂肪酸甲酯磺酸钠溶解于500毫升水中，搅拌2飞小时；加入5g苯胺(AN)，继续搅拌2飞小时；加入3g酸处理过的坡缕石，搅拌4小时；加入8. Sg过硫酸铵，继续搅拌24 小时；抽滤，洗涤固体沉淀；真空烘箱60°C干燥8小时，研磨成粉末，得到改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂。实施例五改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂对亚甲基蓝的吸附试验
取50mg吸附剂，投入初始浓度为100mg/L的IOOml亚甲基蓝溶液中，搅拌吸附2小时后，离心分离吸附剂后，用紫外分光光度计(TU-1901型)测量亚甲基蓝浓度为0. 98mg/L，吸附率为99. 02%。实施例六改性聚苯胺_坡缕石复合吸附剂对罗丹明B的吸附试验
取50mg吸附剂，投入初始浓度为100mg/L的IOOml罗丹明B溶液中，搅拌吸附2小时后，离心分离吸附剂后，用紫外分光光度计(TU-1901型)测量罗丹明B浓度为2. 7mg/L，吸附率为97. 3%ο实施例七改性聚苯胺_坡缕石复合吸附剂重复利用实验
取50mg吸附剂，投入初始浓度为100mg/L的100ml亚甲基蓝溶液中，搅拌吸附2小时后，在缓冲溶液下脱附染料，循环五次后测得吸附剂对100mg/L的亚甲基蓝的吸附率可以达到93%以上。实施例八改性聚苯胺_坡缕石复合吸附剂对AgNO3溶液的吸附试验
取50mg吸附剂，投入初始浓度为200mmg/L的100ml硝酸汞溶液中，搅拌吸附5小时后，离心分离吸附剂后，用佛尔哈德法滴定清液中汞离子和含量，结果表明，PANSDBS吸附剂对汞离子的吸附率为95. 7%。 实施例九改性聚苯胺_坡缕石复合吸附剂对苯酚溶液的吸附试验
取50mg吸附剂，投入初始 浓度为100mmg/L的IOOml苯酚溶液中，搅拌吸附4小时，离心分离吸附剂后，用四氨基安替比林法测量溶液中苯酚的含量，结果表明，吸附剂对苯酚的吸附率为93. 4%。
权利要求
1.一种改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂，是由以下工艺制备而成(1)将含有磺酸基的表面活性剂溶于水中，搅拌配制成浓度0.07、. lmol/L的混合溶液；(2)加入含有磺酸基的表面活性剂质量0.2^0. 5倍的苯胺单体，搅拌2飞小时；(3)加入苯胺单体质量0.5^0. 8倍、用酸处理过的坡缕石，搅拌4飞小时，使苯胺单体可以进入坡缕石的孔径之中；(4)加入苯胺单体等摩尔量的引发剂过硫酸铵，继续搅拌2(Γ24小时；抽滤，洗涤固体沉淀；(5)于6(T8(TC真空干燥，研磨，得到坡缕石掺杂的聚苯胺吸附剂。
2.如权利要求1所述改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂，其特征在于所述含有磺酸基的表面活性剂为苯基磺酸盐、链烃磺酸盐。
3.如权利要求1所述改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂用于吸附工业污水中的重金属离子。
4.如权利要求1所述改性聚苯胺_坡缕石复合吸附剂用于吸附工业污水中的苯酚。
5.如权利要求1所述改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂用于吸附工业污水中的阳离子染料。
全文摘要
本发明提供了一种改性聚苯胺-坡缕石复合吸附剂，其以十二烷基苯磺酸钠等含有磺酸基的表面活性剂，将苯胺单体改性聚合后再与坡缕石复合，利用两者的协同作用，得到的复合型吸附剂对染料废水和含有重金属离子与苯酚的工业污水都具有良好的吸附能力。同时该复合型吸附剂制备方便、价格低廉、成本低；化学稳定性好，易于分离，可循环使用，对环境不造成二次污染等优点，是一种很有潜力的污水吸附材料，可广泛用于染料废水和含有重金属离子的工业污水的净化和处理。
文档编号C02F1/28GK102430399SQ201110341510
公开日2012年5月2日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者安宁, 张哲 , 惠娟, 李佳佳, 武战翠, 王其召, 雷自强 申请人:西北师范大学