本发明属于高分子复合材料和废水处理的
技术领域：
，尤其涉及一种玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂及制备方法。
背景技术：
：吸附法在重金属离子以及染料废水的处理中有较多采用。常用的吸附剂为活性炭，尽管活性炭有很好的吸附效果但由于其价格昂贵，再生困难，所以不少学者把目光投向原料来源广泛、价格廉价的农业废弃物。中国有丰富的玉米秸秆资源，具有良好的亲水特性和多孔性结构，且其化学结构中所含有的羧基和氨基，都可以成为金属、染料离子的吸附位点，可以直接用作重金属、染料污染的水处理剂。用其作为纤维素类吸附剂，处理重金属离子污染废水，从而达到“以废治废”，实现社会效益、经济效益及环境效益的统一。但是，由于秸秆纤维素分子中存在大量的羟基，使得分子链间以及分子链内部，广泛形成了大量氢键，进而影响了其活性；直接利用天然纤维素材料作为水处理吸附剂，其吸附容量较小，选择性也较低，限制了其广泛应用。聚苯胺分子具有独特的阴离子掺杂与脱掺杂功能，以及分子链中含有大量的氨基与亚氨基，使其对重金属离子和阴离子染料都具有较强的作用力。掺杂态聚苯胺分子链中带电荷的氮原子和中性氮原子交替出现。中性氮原子因含有孤电子对能与金属离子空轨道相互作用，而带正电的氮原子因掺杂了酸根离子，使其具有离子交换作用。但由于聚苯胺分子链的刚性和链间极性的相互作用使其溶解性极低，几乎不溶于任何有机溶剂，给掺杂态聚苯胺的成膜及加工带来了困难。并且聚苯胺颗粒的粒径较小，吸附过程中产生的压强降较大，不能直接应用于固定床或其他流动体系。严重妨碍了其在废水处理以及其他领域的大规模推广应用。因此改进聚苯胺的加工性能是促进聚苯胺实用化的技术关键。已有的研究表明，通过聚苯胺复合改性技术可克服其加工性差的缺点，获得高性能的复合材料。技术实现要素：解决上述问题所采用的技术方案是一种玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂的制备方法,包括以下步骤：制备第一混合物的步骤：向盐酸水溶液中加入苯胺单体，控温搅拌获得第一混合物；制备第二混合物的步骤：向所述的第一混合物加入颗粒状秸秆，控温搅拌获得第二混合物；制备目标产物的步骤：向所述的第二混合物中加入硫酸铵的盐酸水溶液,控温搅拌、静置、抽滤、洗涤沉淀、烘干，得到玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂。优选的，所述的制备第一混合物的步骤中：所述盐酸水溶液的浓度为0.5-2.0mol/L；所述苯胺单体在所述第一混合物的摩尔浓度为0.2-0.5mol/L；所述控温搅拌中温度为5-25℃。优选的，所述的制备第二混合物的步骤中：所述颗粒状秸秆与苯胺单体的质量比m(颗粒状秸秆):m(苯胺单体)＝10:1—1:1；所述控温搅拌中温度为5-25℃；所述控温搅拌时间为20-40min。优选的，所述制备目标产物的步骤中：向所述的第二混合物中加入过硫酸铵的盐酸水溶液,控温搅拌、静置、抽滤、洗涤沉淀、烘干，得到玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂。所述过硫酸铵于所述苯胺摩尔比为0.5:1-5:1；所述控温搅拌时间为1-3h；所述静置时间为2-12h。与现有技术相比，本发明有益效果表现为：本发明采用原位聚合共混法制备聚苯胺/秸秆复合吸附剂。本发明的玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂能通过聚苯胺与成本低廉、来源广泛的玉米秸秆复合能够获得廉价高效、可加工的吸附剂；同时，提高了成膜及加工性能，适合于固定床几流动体系。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。对比例1秸秆的处理方法玉米秸秆用水清洗干净后在干燥箱中于80℃烘24h，将烘干后的玉米秸秆粉碎过100目筛。对比例2掺杂聚苯胺的制备方法在摩尔浓度为1.5mol/L盐酸水溶液中加入苯胺单体(苯胺相对于总量盐酸的摩尔体积浓度为0.3mol/L)，混合均匀后，控制温度在15℃。控温搅拌30min。用1.5mol/L盐酸水溶液溶解过硫酸铵(n(过硫酸铵)：n(苯胺)＝2:1)，以5mL/min速度滴加，控温搅拌2h，静置8h。抽滤，洗涤固体沉淀，烘干，得到掺杂聚苯胺吸附剂。应当理解的是，下述实施例中需要用到秸秆时使用对比例1的方法制备。实施例1在0.5mol/L盐酸水溶液中加入苯胺单体(苯胺相对于总量盐酸的摩尔体积浓度为0.20mol/L)，混合均匀后，控制温度在5℃。之后加入秸秆(m(秸秆):m(苯胺)＝10:1)，控温搅拌20min。用0.5mol/L盐酸水溶液溶解过硫酸铵(n(过硫酸铵)：n(苯胺)＝0.5:1)，以5mL/min速度滴加，控温搅拌1h，静置12h。抽滤，洗涤固体沉淀，烘干，得到玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂。本实施例制备的玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂的测试结果见表1。配制100mg/L的重铬酸钾溶液100mL，用分光光度计在最大吸收波长处测其吸光度为A1，秤取1g玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂置于重铬酸钾溶液中，在磁力搅拌器上以50r/min速度搅拌吸附1h，然后经减压抽滤，取其滤液测其吸光度为A2。根据公式计算吸附率：吸附率＝(A1-A2)/A1*100％。配制100mg/L的活性艳红X-3B溶液100mL，用分光光度计在最大吸收波长处测其吸光度为A1，称取1g玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂置于活性艳红X-3B溶液中，在磁力搅拌器上以50r/min速度搅拌吸附1h，然后经减压抽滤，取其滤液测其吸光度为A2。根据公式计算吸附率：吸附率＝(A1-A2)/A1*100％。表1本实施例制备的玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂的测试结果重铬酸钾吸附率(％)活性艳红X-3B吸附率(％)91.3493.56实施例2在摩尔浓度为2.0mol/L盐酸水溶液中加入苯胺单体(苯胺相对于总量盐酸的摩尔体积浓度为0.5mol/L)，混合均匀后，控制温度在25℃。之后加入秸秆(m(秸秆):m(苯胺)＝1:1)，控温搅拌40min。用2.0mol/L盐酸水溶液溶解过硫酸铵(n(过硫酸铵)：n(苯胺)＝5:1)，以5mL/min速度滴加，控温搅拌3h，静置2h。抽滤，洗涤固体沉淀，烘干，得到玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂。本实施例制备的玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂的测试结果见表2，测试方法同实施例1。表2本实施例制备的玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂的测试结果重铬酸钾吸附率(％)活性艳红X-3B吸附率(％)94.8697.21实施例3在摩尔浓度为1.5mol/L盐酸水溶液中加入苯胺单体(苯胺相对于总量盐酸的摩尔体积浓度为0.3mol/L)，混合均匀后，控制温度在15℃。之后加入秸秆(m(秸秆):m(苯胺)＝5:1)，控温搅拌30min。用1.5mol/L盐酸水溶液溶解过硫酸铵(n(过硫酸铵)：n(苯胺)＝2:1)，以5mL/min速度滴加，控温搅拌2h，静置8h。抽滤，洗涤固体沉淀，烘干，得到玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂。本实施例制备的玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂的测试结果见表3，测试方法同实施例1。将本实施例的玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂、掺杂聚苯胺(对比例2)、秸秆(对比例1)进行重铬酸钾吸附率和活性艳红吸附率测试，其结果见表4。从表1-3可知，本发明实施例制备玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂相对于掺杂聚苯胺、秸秆的吸附效果显著提高；本发明采用原位聚合共混法制备聚苯胺/秸秆复合吸附剂。发明玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂的目的主要是通过聚苯胺与成本低廉、来源广泛的玉米秸秆复合能够获得廉价高效、可加工的吸附剂。表3本实施例制备的玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂的测试结果重铬酸钾吸附率(％)活性艳红X-3B吸附率(％)96.4798.93表4本实施例制备的玉米秸秆/掺杂聚苯胺吸附剂的测试结果可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3