申请日2016.01.29
公开(公告)日2016.05.11
IPC分类号B01J20/26; B01J20/30; C02F1/28; C02F103/30
摘要
本发明公开了一种PANI-CMC复合吸附剂及其在染料废水处理中的应用，所述吸附剂通过以下步骤制备：在缓冲体系中，投加一定质量比的苯胺、氯化高铁血红素以及CMC，使其分散均匀;在室温下，不断搅拌，每隔15-20min向体系中加入一定量的H2O2;继续反应0.5h以上，向体系中加入一定量盐酸，使反应在密封情况下继续反应，静置、洗涤、干燥、研磨后得到粉末状产品。本发明所述的PANI-CMC不仅对于含磺酸基的阴离子染料具有良好的吸附性能，对于阳离子染料也具有良好的吸附性能;在较宽的pH条件下(pH=3～11)具有较好吸附效果，应用范围得到拓展。
权利要求书
1.一种复合吸附剂PANI-CMC，其特征在于，通过以下步骤制备：
在缓冲体系中，投加苯胺、氯化高铁血红素以及羧甲基纤维素，使其分散均匀;在室温下，不断搅拌，每隔15-20min向体系中加入H2O2;继续反应0.5h以上，向体系中加入盐酸，使反应在密封情况下继续反应30min以上，静置，用水和乙醇洗涤产物，并将产物在不高于60℃下干燥，研磨后得到粉末状产品。
2.如权利要求1所述的复合吸附剂PANI-CMC，其特征在于，缓冲体系选自乙酸-乙酸钠、柠檬酸-柠檬酸钠中的一种，pH值范围为3～6。
3.如权利要求1所述的复合吸附剂PANI-CMC，其特征在于，苯胺、氯化高铁血红素以及羧甲基纤维素的质量比为1:0.01:0.2～0.8。
4.如权利要求1所述的复合吸附剂PANI-CMC，其特征在于，苯胺、盐酸与H2O2的摩尔比为1:6～30:0.15～1.5。
5.如权利要求1所述的复合吸附剂PANI-CMC，其特征在于，静置时间为10～20h。
6.如权利要求1-5任一所述的复合吸附剂PANI-CMC的制备方法。
7.如权利要求1-5任一所述的复合吸附剂PANI-CMC在染料废水处理中的应用。
说明书
一种复合吸附剂PANI-CMC及其在染料废水处理中的应用
技术领域
本发明涉及仿生催化和水处理技术领域，具体涉及一种可用于处理染料废水的复合吸附剂PANI-CMC及其应用。
背景技术
聚苯胺(PANI)具有独特的理化性能及一定的吸附性能，是一类正在研究和开发中的新型物质。Mahanta等人在强酸性条件下采用化学方法制备得到聚苯胺，其对于含有磺酸基的阴离子染料表现出较好吸附性能，而对于不含磺酸基的染料则未表现出良好的吸附性能。Ai等人在强酸性条件下，采用化学方法制备得到平均粒径为2.2μm的聚苯胺微球，并将其应用于水中甲基橙的吸附去除。但是由于聚苯胺颗粒粒径较小，易团聚，吸附完成后分离困难或固定床阻力较大，不适合工业废水的连续吸附或动态吸附处理。
研究发现，PANI与生物大分子间相互作用，可以赋予PANI-生物分子复合物更好的性能。报道尝试使用的生物大分子有壳聚糖、细菌的胞外聚合物、淀粉等。如Janaki等在酸性条件下，利用化学氧化法制备了聚苯胺/壳聚糖复合材料，与纯的聚苯胺类似，对水中染料的吸附具有选择性，对含磺酸基的阴离子型染料的吸附效果较好，但对阳离子型染料效果欠佳。Janaki等利用化学氧化法制备了淀粉/聚苯胺纳米复合材料，在酸性条件下对于含磺酸基的染料具有较好的吸附性能，最佳吸附效果出现在pH=3时，使用条件的限制为其实际应用带来不便。
目前聚苯胺的制备方法主要有化学法、电化学法和生物酶法三类。其中，生物酶法是较为绿色环保的一种方法，但生物酶由于受环境、来源及价格等因素限制，未能得到广泛得到应用。仿酶法通过构建与生物酶相似的体系，在温和的条件下进行聚苯胺的合成，同时又避免了酶易失活、对环境条件要求较高等缺点。氯化血红素(Hemin)是具有铁卟啉结构的小分子，具有与过氧化物酶相似的性质，前期研究表明，它可用来进行苯胺的聚合。
纤维素是地球上最丰富的、可再生的天然高分子生物质材料。我国作为一个农业大国，作物秸秆的年产量巨大(可达7亿吨左右)，而目前的秸秆利用率很低，其中大部分还只是作为燃料等直接利用，由此带来包括大气雾霾在内的诸多问题。在植物原料中， 纤维素含量最高，可占到40～50%，所以基于纤维素开发新材料，实现生物质的高值化利用的前景非常广阔。羧甲基纤维素CMC无毒无味，来源广泛，是目前最重要、产量最大、使用最为方便的纤维素类产品。
发明内容
本发明提供一种环境友好的仿酶催化制备PANI-CMC复合物，并作为吸附剂，应用于染料废水的处理。
一种仿酶催化制备的PANI-CMC复合吸附剂，通过以下步骤制备：
在缓冲体系中，投加一定质量比的苯胺、氯化高铁血红素(Hemin)以及CMC，使其分散均匀;在室温下，不断搅拌，每隔15-20min向体系中加入一定量的H2O2;继续反应0.5h以上，向体系中加入一定量盐酸，使反应在密封情况下继续反应30min以上，静置一段时间后用水和乙醇洗涤产物，并将产物在不高于60℃下干燥，研磨后得到粉末状产品。
上述反应中，缓冲体系选自乙酸-乙酸钠、柠檬酸-柠檬酸钠中的一种，pH值范围为3～6;苯胺、Hemin以及CMC的质量比为1:0.01:0.2～0.8;苯胺、盐酸与H2O2的摩尔比为1:6～30:0.15～1.5;静置时间为10～20h。
上述复合吸附剂PANI-CMC在染料废水处理中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、催化反应体系绿色环保，反应条件温和。
2、与聚苯胺相比，得到的产品PANI-CMC不仅对于含磺酸基的阴离子染料具有良好的吸附性能，对于阳离子染料也具有良好的吸附性能。
3、同时产品PANI-CMC在较宽的pH条件下(pH=3～11)具有较好吸附效果，应用范围得到拓展。