申请日2017.12.12
公开(公告)日2018.05.08
IPC分类号C08F212/14; C08F234/00; C08F230/04; C08F220/44; C08F2/44; C08F2/46; C08K3/04; B01J20/28; B01J20/26
摘要
本发明公开了一种重金属废水离子吸附膜的制备方法，包括如下步骤：1)聚合型卟吩的制备，2)将经过步骤1)制备得到的聚合型卟吩、富勒烯、乙烯基二茂铁、聚合型单体和乳化剂混合，滴在玻璃板上，放入在氮气或惰性气体氛围下的辐射场内，采用钴60‑γ辐射法辐射，辐照时间30‑40分钟，发生聚合反应，得到基体膜;本发明还公开了根据所述制备方法制备得到的重金属离子吸附膜;本发明公开的重金属离子吸附膜对多种重金属离子具有高效吸附作用，且脱吸附能力优异。
权利要求书
1.一种重金属废水离子吸附膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)聚合型卟吩的制备：将4-氯甲基苯乙烯、中-四(4-羧基苯基)卟吩、三氯化铝、二氯化铜在二氯甲烷中混合，并在60-80℃下回流反应8-10小时，后加入水洗3-5次并取有机层，最后在室温下旋蒸除去溶剂;
2)膜的制备：将经过步骤1)制备得到的聚合型卟吩、富勒烯、乙烯基二茂铁、聚合型单体和乳化剂混合，滴在玻璃板上，放入在氮气或惰性气体氛围下的辐射场内，采用钴60-γ辐射法辐射，辐照时间30-40分钟，发生聚合反应，得到基体膜。
2.根据权利要求1所述的一种重金属废水离子吸附膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述4-氯甲基苯乙烯、中-四(4-羧基苯基)卟吩、三氯化铝、二氯化铜、二氯甲烷的质量比为(2.5-5):1:(0.3-0.5): (0.3-0.5)：(15-25)。
3.根据权利要求1所述的一种重金属废水离子吸附膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述聚合型卟吩、富勒烯、乙烯基二茂铁、聚合型单体和乳化剂的质量比为(3-5)：(1-2)：(1-2)：(5-7)：(0.3-0.5)。
4.根据权利要求1所述的一种重金属废水离子吸附膜的制备方法，其特征在于，所述聚合型单体选自丙烯腈、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基丙烯腈、磺化苯乙烯、八氟苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或甲基磺化苯乙烯中的一种或几种，所述聚合反应为辐射自由基聚合。
5.根据权利要求1所述的一种重金属废水离子吸附膜的制备方法，其特征在于，所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚。
6.根据权利要求1所述的一种重金属废水离子吸附膜的制备方法，其特征在于，所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
7.一种重金属废水离子吸附膜，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述重金属离子吸附膜的制备方法制备得到。
说明书
一种重金属废水 离子吸附膜及其制备方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种用于重金属离子吸附的聚合物膜及其制备方法。
背景技术
近年来，环境污染日益受到关注，水中的重金属离子对人体危害很大，如果人体摄入过量的铅，会对泌尿系统、神经内分泌系统、造血系统以及幼儿发育造成严重危害，如果镉摄入过量，会引起肾功能、生殖功能、骨骼、神经系统、心血管功能、免疫系统异常，因此如何高效快速的去除废水中的重金属离子显得尤为重要。
目前重金属废水处理最常用的方法有化学沉淀法、电化学法、离子交换法、吸附法等。化学沉淀法虽然能处理重金属废水，但其高额的成本以及二次污染使其很难大面积应用;电化学法单位槽体处理量小，电流效率低，而且能耗太高，性价比太低;离子交换法虽然去除效果较好，但成本太高，所以其只适合于贵金属，不太适合处理重金属废水。吸附法操作简单，重金属处理效果较好。但现有技术中对溶液中金属离子铅等重金属离子的吸附，大多数吸附树脂存在吸附容量小，或反复使用次数少，或选择性较差，或成本高的缺陷。
因此，有必要寻求更为有效的方法，制备对于多种金属离子皆有良好吸附效果、成本低、吸附容量大的重金属离子吸附材料。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供了一种重金属废水离子吸附膜及其制备方法，该制备方法简单易行，对设备要求不高，原料易得，成本低廉，制备得到的重金属吸附膜机械力学性能优异，对多种重金属离子具有高效吸附作用，且脱吸附能力优异。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案，一种重金属废水离子吸附膜的制备方法，包括如下步骤：
1)聚合型卟吩的制备：将4-氯甲基苯乙烯、中-四(4-羧基苯基)卟吩、三氯化铝、二氯化铜在二氯甲烷中混合，并在60-80℃下回流反应8-10小时，后加入水洗3-5次并取有机层，最后在室温下旋蒸除去溶剂;
2)膜的制备：将经过步骤1)制备得到的聚合型卟吩、富勒烯、乙烯基二茂铁、聚合型单体和乳化剂混合，滴在玻璃板上，放入在氮气或惰性气体氛围下的辐射场内，采用钴60-γ辐射法辐射，辐照时间30-40分钟，发生聚合反应，得到基体膜;
其中，步骤1)中所述4-氯甲基苯乙烯、中-四(4-羧基苯基)卟吩、三氯化铝、二氯化铜、二氯甲烷的质量比为(2.5-5):1:(0.3-0.5):(0.3-0.5)： (15-25);
步骤2)中所述聚合型卟吩、富勒烯、乙烯基二茂铁、聚合型单体和乳化剂的质量比为(3-5)：(1-2)：(1-2)：(5-7)：(0.3-0.5);
所述聚合型单体选自丙烯腈、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基丙烯腈、磺化苯乙烯、八氟苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或甲基磺化苯乙烯中的一种或几种，所述聚合反应为辐射自由基聚合;
所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚;
所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种;
一种重金属废水离子吸附膜，采用所述重金属离子吸附膜的制备方法制备得到。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本发明提供的重金属离子吸附膜的制备方法简单易行，对设备要求不高，原料易得，价格低廉。
(2)本发明提供的重金属离子吸附膜，结合了富勒烯、中-四(4-羧基苯基)卟吩的优点，对多种重金属离子具有高效吸附作用，且脱吸附能力强，可以重复利用次数多。
(3)本发明提供的重金属离子吸附膜，中-四(4-羧基苯基)卟吩起到交联剂的作用，使得形成三维网络结构，使得膜在保持高效吸附性的同时，还具有良好的机械力学性能和化学稳定性。
(4)本发明提供的重金属离子吸附膜，分子链中的二茂铁结构与富勒烯结构之间通过主客体相互作用连接紧密，有利于富勒烯的分散，从而形成性能稳定均一的重金属离子吸附膜。