一種利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法技術(shù)

一種利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，用于蒽醌類(lèi)、偶氮類(lèi)和三芳基甲烷類(lèi)有毒染料污染的去除，其中氨基功能化磁性微球用于帶有陰離子基團(tuán)的染料的污染去除，其發(fā)生靜電作用并使染料吸附于材料表面，羧基功能化磁性微球用于帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的染料的污染去除，其發(fā)生靜電作用并使染料吸附于材料表面。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：該方法利用靜電作用機(jī)理，采用功能化磁性微球?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)、快速、高效、簡(jiǎn)便的染料污染去除，無(wú)需離心、過(guò)濾等復(fù)雜操作，利用外部磁鐵即可迅速分離吸附材料；氨基及羧基功能化磁性微球法制備成本低廉、方法簡(jiǎn)便且可大批量生產(chǎn)，對(duì)于染料工業(yè)廢水及環(huán)境中染料污染的去除具有重要的意義。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及利用磁性微球修復(fù)環(huán)境，特別是。
技術(shù)介紹
染料工業(yè)的發(fā)展為人類(lèi)帶來(lái)豐富多彩的視覺(jué)享受的同時(shí)，也對(duì)人類(lèi)及生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的威脅。染料大多是以石油化工產(chǎn)品為主要原料，經(jīng)人工合成的芳香胺類(lèi)化合物，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，生物可降解性低，具有潛在的毒性及致癌、致畸變作用。據(jù)估計(jì)，染料每年的產(chǎn)量超過(guò)700，000噸，其中10%至15%被排放到廢水中，而我國(guó)的染料生產(chǎn)居世界首位，占世界總產(chǎn)量的45%。其造成的污染不可忽視。 工業(yè)染料廢水的處理及環(huán)境水中染料污染的去除越來(lái)越為人們所關(guān)注。因此各種生物降解及物理-化學(xué)方法，如絮凝、催化氧化、膜過(guò)濾和吸附等，都被用于染料廢水的處理，其中吸附去除法因其經(jīng)濟(jì)、高效、操作簡(jiǎn)便，應(yīng)用最為廣泛。近些年,隨著納米技術(shù)的迅猛發(fā)展，娃基材料、碳基材料(碳納米管、石墨烯等)、磁性材料以及磁性復(fù)合材料在染料的去污染方面都有應(yīng)用。磁性材料具有常規(guī)吸附劑所不具備的超順磁特性、小的尺寸、巨大的比表面積、表面易于功能化等一系列的優(yōu)點(diǎn)，可以處理大體積污染溶液、易于操控、能夠快速進(jìn)行磁分離而備受矚目。通常，大部分水溶性染料在水溶液中都是以陰離子或陽(yáng)離子形式存在的。例如，直接染料和酸性染料中都含有磺酸基和羧基基團(tuán)，在水溶液中呈陰離子形式存在；而陽(yáng)離子染料因其分子中含有陽(yáng)離子而命名，在溶液中呈陽(yáng)離子形式存在。倍受關(guān)注的一些毒性較大的蒽醌類(lèi)、偶氮類(lèi)以及三芳基甲烷類(lèi)染料在溶液中一般都帶有一定的正負(fù)電荷。針對(duì)這一特性，本專(zhuān)利技術(shù)合成了氨基及羧基功能化磁性微球并將其應(yīng)用于染料污染的去除，這主要是基于靜電吸附機(jī)理，氨基功能化磁性微球由于表面帶有正電荷，可與帶有陰離子基團(tuán)的染料發(fā)生靜電作用，從而使染料吸附于材料表面；同理，表面羧基化的磁性微球，由于帶有負(fù)電荷可以與陽(yáng)離子染料發(fā)生靜電作用而產(chǎn)生吸附效果。我們有針對(duì)性地選擇4種紡織染料(還原藍(lán)、直接紫、亞甲基藍(lán)、天青)進(jìn)行吸附測(cè)試，研究氨基及羧基功能化磁性微球?qū)ζ湮阶饔茫纱颂峁┮环N經(jīng)濟(jì)、快速、高效地染料污染去除的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是針對(duì)為了解決染料污染去除時(shí)，通常使用的吸附劑需要長(zhǎng)時(shí)間吸附、分離困難以及吸附效率低等弊端，提供，該方法可實(shí)現(xiàn)快速、高效吸附，并無(wú)需離心、過(guò)濾等手段即可回收吸附劑，從而提供一種經(jīng)濟(jì)、快速、高效地染料污染去除的方法。本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案，用于蒽醌類(lèi)、偶氮類(lèi)和三芳基甲烷類(lèi)有毒染料污染的去除，其中氨基功能化磁性微球用于帶有陰離子基團(tuán)的染料的污染去除，其發(fā)生靜電作用并使染料吸附于材料表面，羧基功能化磁性微球用于帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的染料的污染去除，其發(fā)生靜電作用并使染料吸附于材料表面。所述蒽醌類(lèi)、偶氮類(lèi)和三芳基甲烷類(lèi)有毒染料包括還原藍(lán)、直接紫、亞甲基藍(lán)和天青。所述氨基功能化磁性微球用于帶有陰離子基團(tuán)的染料的污染去除，方法是取濃度為10-100mg/L染料溶液10mL，以濃度為I. Omol/L的HCl溶液調(diào)節(jié)pH至3-6，加入氨基功能化磁性微球I-IOmg于搖床振蕩，IOs-IOmin后以外部磁鐵進(jìn)行磁分離，染料溶液即可變澄清。所述羧基功能化磁性微球用于帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的染料，方法是取濃度10-100mg/L染料溶液10mL，以濃度為I. 0mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8-11，加入羧基功能化磁性微球I-IOmg于搖床振蕩，IOs-IOmin后以外部磁鐵進(jìn)行磁分離，染料溶液即可變澄清。本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及效果該方法利用靜電作用機(jī)理，提供一種經(jīng)濟(jì)、快速、高效、簡(jiǎn)便的染料污染去除方法，氨基及羧基功能化磁性微球法制備成本低廉、方法簡(jiǎn)便且可大批量生產(chǎn)；在適宜的條件下，功能化磁性微球能夠快速、高效地去除染料污染，無(wú)需離心、過(guò)濾等等復(fù)雜操作，利用外部磁鐵即可迅速分離吸附材料，對(duì)于染料工業(yè)廢水及環(huán)境中染料污染的去除具有重要的意義。附圖說(shuō)明圖I為氨基功能化磁性微球的電鏡圖。圖2為羧基功能化磁性微球的電鏡圖。具體實(shí)施方式以下通過(guò)幾個(gè)具體的實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。實(shí)施例I :一種利用氨基功能化磁性微球去除染料污染的方法，將氨基功能化磁性微球用于帶有陰離子基團(tuán)的染料的污染去除，其發(fā)生靜電作用并使染料吸附于材料表面，步驟如下I.氨基功能化磁性微球的制備I )Fe304磁性微球的合成將I. 35g的FeCl3 ·6Η20和3. 6g的無(wú)水乙酸鈉溶于40mL 的乙二醇，劇烈攪拌0. 5h，然后轉(zhuǎn)入50mL有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，200° C反應(yīng)8h即可生成高順磁Fe3O4磁性微球，磁性微球的收集、清洗都是在外部磁鐵的輔助下完成，無(wú)需離心分離，以去離子水和無(wú)水乙醇分別清洗4次后，在60° C下真空干燥12h ；2)硅包覆的Fe3O4磁性微球的制備取干燥的Fe3O4磁性微球I. Og,分散于150mL 乙醇水溶液中，并加入濃氨水2. 4mL、四乙氧基硅烷lmL，超聲混合，在室溫下機(jī)械攪拌反應(yīng) 12h，在外部磁鐵的輔助下分離洗滌，在60° C下真空干燥12h ；3)氨基功能化磁性微球的制備取上述制備的的娃包覆的Fe3O4磁性微球分散于 150mL體積比為3 2的N，N- 二甲基甲酰胺和甲苯混合溶液中，加入Y -氨丙基三乙氧基硅烷10mL，室溫下機(jī)械攪拌24h，獲得的氨基功能化磁性微球用無(wú)水乙醇洗滌，磁分離后在60° C下真空干燥12h即可。圖I為氨基功能化磁性 微球的電鏡圖，圖中顯示氨基功能化磁性微球表面較為光滑，粒徑分布均勻，約為200nm。2.將該氨基功能化磁性微球用于帶有陰離子基團(tuán)的染料的污染去除應(yīng)用實(shí)例I :取濃度為50mg/L直接紫染料溶液10mL，以濃度為lmol/L的HCl溶液調(diào)節(jié)pH至3,加入上述制備的氨基功能化磁性微球5mg于搖床振蕩，3min后以外部磁鐵進(jìn)行磁分離，染料溶液即可變澄清。圖2為利用氨基功能化磁性微球吸附去除直接紫染料的效果圖，圖中表明氨基功能化磁性微球?qū)χ苯幼先玖暇哂蟹浅：玫娜コЧ瑢?duì)于50mg/L直接紫染料溶液10mL，只需2mg的氨基功能化磁性微球,振蕩Imin,磁分離后即可達(dá)到完全去除。應(yīng)用實(shí)例2:取50mg/L還原藍(lán)染料溶液10mL，以濃度為lmol/L的HCl溶液調(diào)節(jié)pH至3，加入上述制備的氨基功能化磁性微球5mg于搖床振蕩，3min后以外部磁鐵進(jìn)行磁分離,染料溶液即可變澄清。圖2為利用氨基功能化磁性微球吸附去除直接紫染料的效果圖，圖中表明氨基功能化磁性微球?qū)χ苯幼先玖暇哂蟹浅：玫娜コЧ瑢?duì)于50mg/L直接紫染料溶液10mL，只需2mg的氨基功能化磁性微球,振蕩Imin,磁分離后即可達(dá)到完全去除。實(shí)施例2 一種利用羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，將羧基功能化磁性微球用于帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的染料的污染去除，其發(fā)生靜電作用并使染料吸附于材料表面，步驟如下I.羧基功能化磁性微球的制備將0.65g的FeCl3*6H20、0.2g檸檬酸鈉和I. 2g無(wú)水乙酸鈉，溶于20mL乙二醇中，攪拌并超聲使其完全溶解，然后轉(zhuǎn)入50mL有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，200° C反應(yīng)10h，以去離子水和無(wú)水乙醇分別清洗4次后，在60° C真空干燥12h。圖2為羧基功能化磁性微球的電鏡圖，圖中顯示羧基功能化磁性微球其形貌均一、尺寸分布窄,粒徑約為IOOnm左右。2.將該羧基功能化磁性微球用于帶有陰離子基團(tuán)的染料的污染去除；應(yīng)用實(shí)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，其特征在于：用于蒽醌類(lèi)、偶氮類(lèi)和三芳基甲烷類(lèi)有毒染料污染的去除，其中氨基功能化磁性微球用于帶有陰離子基團(tuán)的染料的污染去除，其發(fā)生靜電作用并使染料吸附于材料表面，羧基功能化磁性微球用于帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的染料的污染去除，其發(fā)生靜電作用并使染料吸附于材料表面。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，其特征在于用于蒽醌類(lèi)、偶氮類(lèi)和三芳基甲烷類(lèi)有毒染料污染的去除，其中氨基功能化磁性微球用于帶有陰離子基團(tuán)的染料的污染去除，其發(fā)生靜電作用并使染料吸附于材料表面，羧基功能化磁性微球用于帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的染料的污染去除，其發(fā)生靜電作用并使染料吸附于材料表面。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，其特征在于所述蒽醌類(lèi)、偶氮類(lèi)和三芳基甲烷類(lèi)有毒染料包括還原藍(lán)、直接紫、亞甲基藍(lán)和天青。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述利用氨基或羧基功能化磁性微球去除染料污染的方法，其特征在于所述氨基功能化磁性微球用于帶有陰離子基...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃艷鳳，李穎，張紀(jì)梅，趙慶松，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：天津工業(yè)大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：