[发明专利]铅离子吸附剂聚间苯二胺的包埋方法

说明书

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及重金属离子吸附剂聚间苯二胺的包埋方法。

背景技术

铅离子作为一种重金属离子，其本身具有相当大的毒性，若将含有铅离子的废液直接排放将对环境造成很大的危害，因此需要对排放的废液进行处理。本课题组采用化学氧化聚合法合成的聚间苯二胺对铅离子有着良好的吸附性能(Mei-Rong Huang，Qian-Yun Peng，Xin-Gui Li.Rapid and Effective Adsorption of Lead Ions on Fine PolyphenylenediamineMicroparticles.Chemistry，A European Journal，2006，12，4341-4350。黄美荣，李新贵，彭前云聚苯二胺用作铅离子吸附剂，公开号：CN1840235)。但由于生成的初生聚合物本身为粉末状，直接使用存在诸多不便。因此，有必要将其包埋成毫米级以上颗粒，以便于固液分离，使其在工业废水处理领域具有真正的实际应用潜力。

常用的包埋剂有海藻酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、明胶、卡拉胶等。其中聚乙烯醇是一种新型固定化载体，具有强度高、化学稳定性好、抗微生物分解能力强、对微生物无毒、价格低廉等一系列优点，是一种具有实用潜力的包埋材料。近年来在国内外获得了较广泛的研究。然而，目前聚乙烯醇多用于对微生物和细胞的固定化包埋，对重金属离子吸附剂的包埋见诸报道的还不多，且由于包埋剂的物理阻隔，包埋后吸附剂的吸附能力大大下降。例如，张利等用聚乙烯醇包埋铅离子吸附剂龟裂链霉菌，与未包埋的龟裂链霉菌相比，包埋后的吸附剂对铅离子饱和吸附量下降了47.1％，丧失了近一半的吸附能力(张利，童明容，俞耀庭.聚乙烯醇包埋龟裂链霉菌对水中Pb²⁺吸附性能的研究。离子交换与吸附，2000，16(6)：534-539)。相反，聚乙烯醇包埋有机物质吸附剂时，由于本身的吸着效应，吸附能力将有所上升，例如，张凌燕等用聚乙烯醇为包埋剂、硼酸溶液为交联剂包埋的蒙脱石球状吸附剂，对低浓度氨氮废水的去除率可以达68.3％，效果优于吸附率仅为60.0％的粉末状蒙脱石吸附剂(张凌燕，余佳，林秀玲.蒙脱石颗粒吸附剂的制备[J].城市环境与城市生态，2006，19(6)：24-25)。

本发明以聚乙烯醇为包埋剂，以硼酸为交联剂，将铅离子吸附剂聚间苯二胺粉末包埋成球，对于开发聚间苯二胺在水处理领域的应用具有重大意义。相关研究未见报道。

发明内容

本发明的目的就是提供一种操作简易、成本低廉的铅离子吸附剂聚苯二胺的包埋方法。

聚间苯二胺的制备为现有技术，采用化学氧化聚合法在水介质中聚合制备聚间苯二胺粉末。

本发明提出的铅离子吸附剂聚间苯二胺的包埋方法，是通过包埋剂聚乙烯醇与交联剂硼酸交联反应包埋聚间苯二胺粉末，具体步骤如下：

将聚乙烯醇溶于80-100℃热水中，按照聚间苯二胺与聚乙烯醇为2∶1-1∶2的重量配比，在上述聚乙烯醇溶液中加入聚间苯二胺粉末，搅拌均匀；再加入海藻酸钠，搅拌均匀；将该混和液装入注射器逐滴挤出成小球，滴入含有1-3wt％氯化钙的饱和硼酸溶液中，交联反应，18-30小时，取出小球，用蒸馏水洗去表面附着的硼酸和氯化钙，晾干得聚乙烯醇包埋的吸附剂聚间苯二胺小球。

聚间苯二胺被包埋成球时，加入海藻酸钠可有效地改善聚乙烯醇的成球性能，起到防止粘连的作用。但过多的海藻酸钠会在包埋小球后续的使用过程中析出，造成小球解体。海藻酸钠的用量为吸附剂和包埋剂的0.1～0.4wt％，优选用量为0.2wt％。

聚间苯二胺被包埋成球后，小球的力学性能和铅离子吸附性能均随包埋工艺条件而改变。本发明中，聚乙烯醇的浓度为6％--10％，优选用量为8％；聚间苯二胺与聚乙烯醇的重量比为1∶2-2∶1，优选用量为1/1；交联反应时间为18小时-30小时，优选时间为24小时。小球的粒径为2-6mm。

本发明中，添加剂碳酸钙可以增加聚乙烯醇凝胶颗粒的通透性，进而增加铅离子吸附性能，另外还可以提高小球的强度和物理性能。本发明中将碳酸钙分别加入到吸附剂聚间苯二胺与包埋剂聚乙烯醇的混合液中，或加入硼酸交联剂饱和溶液中。碳酸钙的加入量为混合液或硼酸饱和溶液的1-3wt％。

上述方法中，在混合液挤成小球前，还可对混合液进行超声处理，时间5-25分钟，使混合物更加均匀。

本发明所述的聚间苯二胺粉末吸附剂包埋小球的破损率，采用下列方法测定：