申请日2010.06.06
公开(公告)日2010.10.20
IPC分类号C08F251/00; C02F1/28; C08B37/16
摘要
本发明公开了一种结构式(I)所示的丙烯酸环糊精聚合物及其制备方法。将马来酸酐β-环糊精及丙烯酸在氧化-还原体系引发剂过硫酸铵-亚硫酸氢钠的作用下，通过在水和环己烷体系中本体聚合和悬浮聚合分别得到环糊精聚合物：一种对pH敏感的水凝胶，合成反应条件温和，简单易控。吸附实验结果表明染料溶液经过吸附后，吸光度明显减小，本发明尤其适用于碱性染料废水处理。
权利要求书
1.结构式(I)所示的丙烯酸环糊精聚合物，
n为20～100。
2.权利要求1所述的丙烯酸环糊精聚合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)以N，N’-二甲基甲酰胺为反应溶剂，β-环糊精与马来酸酐摩尔比为(1∶5)～(1∶20)，40-90℃反应2-10h，合成单体环糊精马来酸衍生物MAH-β-CD;
(2)将MAH-β-CD溶于水，加入单体丙烯酸及引发剂过硫酸铵，单体总摩尔浓度为20-30%，单体环糊精衍生物MAH-β-CD和丙烯酸的摩尔比为(1∶1)～(1∶10)，引发剂浓度为30-90mg/L，30-80℃聚合反应2-10h。
3.权利要求1所述的丙烯酸环糊精聚合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)以N，N’-二甲基甲酰胺为反应溶剂，β-环糊精与马来酸酐摩尔比为(1∶5)～(1∶20)，40-90℃反应2-10h，合成单体环糊精马来酸衍生物;
(2)将摩尔比为(1∶1)～(1∶10)的单体环糊精衍生物MAH-β-CD和丙烯酸，以及引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠溶于水中，单体总摩尔浓度为20-30%，引发剂浓度为30-90mg/L，向环己烷中缓慢滴加上述混合溶液，30-80℃聚合反应2-10h，悬浮聚合得到粉末状的环糊精聚合物。
4.权利要求1所述的丙烯酸环糊精聚合物在染料工业废水处理中的应用。
5.权利要求1所述的丙烯酸环糊精聚合物在碱性染料工业废水处理中的应用。
说明书
丙烯酸环糊精聚合物在染料工业废水处理中的应用
技术领域
本发明涉及一种具有包合功能的丙烯酸环糊精聚合物及其制备方法，该环糊精聚合物可用于染料工业废水处理，属于高分子化学技术领域。
背景技术
作为第二代超分子化合物的环糊精具有内腔疏水，外缘亲水的特殊结构，使其可依据范德华力、疏水相互作用力、主客体分子间的匹配作用等与许多有机和无机分子形成包合物及分子组装体系，成为化学和化工研究者感兴趣的研究对象。这种选择性的包络作用即通常所说的分子识别功能在化学分离、有机合成与催化、药物控制、食品加工、环境保护和纳米材料等领域得到广泛应用。在100ml水中β-CD的溶解度仅为1.85g，为了克服环糊精本身溶解度的缺陷，近年来对天然环糊精进行改性引起极大重视。环糊精具有从气体、液体中捕获有机分子和络合金属离子的能力，含有环糊精的聚合物材料在环境监测和废水处理等环保方面有重要应用，因而利用环糊精衍生物制备聚合物有望得到稳定性更高的新型材料。
丙烯酸在工业上主要用来生产丙烯酸酯类，占丙烯酸总消费量的62%左右，应用于建筑、造纸、皮革、纺织、塑料加工、包装材料、日用化工、冶金、采油、水处理等领域。用丙烯酸生产的聚丙烯和丙烯酸共聚物，传统上被用作分散剂、絮凝剂和增稠剂等。丙烯酸和马来酸酐形成的共聚物可以作为共聚物阻垢剂应用于水处理领域。丙烯酸共聚物也可以作为海水阻垢分散剂。
目前，用于常规水处理的方法有沉淀物过滤法、硬水软化法、活性炭吸附法、去离子法、逆渗透法、超过滤法、蒸馏法和紫外线消毒法等。在染料的生产和使用过程中会产生大量的废水严重危害环境，由于染料废水成分复杂、色度好，并含有害物质，生化处理困难，常规的水处理技术达不到满意效果。因此，印染废水的脱色以及降解成为水体污染治理中迫切需要解决的课题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种具有良好吸附功能的丙烯酸环糊精聚合物。
本发明的另一目的在于提供上述聚合物的制备方法。
本发明的目的之三在于提供丙烯酸环糊精聚合物在染料工业废水处理中的应用。
本发明实现过程如下：
结构式(I)所示的丙烯酸环糊精聚合物，
n为20～100。
本发明丙烯酸环糊精聚合物的制备方法包括：
1、环糊精衍生物MAH-β-CD的制备
2、环糊精聚合物的制备
在水体系中，具体步骤如下：
(1)以N，N’-二甲基甲酰胺为反应溶剂，β-环糊精与马来酸酐摩尔比为(1∶5)～(1∶20)，40-90℃反应2-10h，合成单体环糊精马来酸衍生物MAH-β-CD;
(2)将MAH-β-CD溶于水，加入引发剂过硫酸铵及单体丙烯酸，单体总摩尔浓度为20-30%，单体环糊精衍生物MAH-β-CD和丙烯酸的摩尔比为(1∶1)～(1∶10)，引发剂浓度为30-90mg/L，30-80℃聚合反应2-10h。
在有机溶剂体系中，具体步骤如下：
(1)以N，N’-二甲基甲酰胺为反应溶剂，β-环糊精与马来酸酐摩尔比为(1∶5)～(1∶20)，40-90℃反应2-10h，合成单体环糊精马来酸衍生物MAH-β-CD;
(2)将摩尔比为(1∶1)～(1∶10)的单体环糊精衍生物MAH-β-CD和丙烯酸，以及引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠溶于水中，单体总摩尔浓度为20-30%，引发剂浓度为30-90mg/L，向环己烷中缓慢滴加上述混合溶液，30-80℃聚合反应2-10h，悬浮聚合得到粉末状的环糊精聚合物。
本发明的优点与积极效果：
将环糊精衍生物马来酸酐β-环糊精(MAH-β-CD)及丙烯酸(AA)在氧化-还原体系引发剂过硫酸铵(APS)-亚硫酸氢钠(NaHSO3)的作用下，通过在水和有机溶剂体系(环己烷)中本体聚合和悬浮聚合分别得到新型的环糊精聚合物-一种对pH敏感的水凝胶，合成反应条件温和，简单易控。配制染料溶液作为模拟污水，用新型的环糊精聚合物吸附染料溶液，吸附实验结果表明染料溶液经过吸附后，吸光度明显减小，本发明尤其适用于碱性染料废水处理。与传统方法相比，这种新型环糊精化合物具有良好的化学稳定性，在吸附染料废水时，达到饱和吸附的时间短、吸附量大，效果明显、操作简单，吸附后可直接从染料溶液中分离，对环境无负担，在处理染料工业废水方面具有实际应用和推广价值。