[发明专利]一种环糊精固载高分子聚合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种环糊精固载高分子聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

有机污染物，特别是有机染料对水体的污染，至今都是工业废水处理的难点之一。环糊精作为第二代超分子，α-、β-及γ-环糊精具有大小不同的疏水性空腔，可包结多种有机物，特别是含芳环的有机物，利用此性质，可以有效除去水体中的有机污染物。但环糊精溶于水，不能直接作为水体中有机物吸附材料。为克服环糊精的水溶性，通过交联、聚合及固载等方法可将环糊精制成不溶于水的环糊精聚合物。目前，有关环糊精聚合物用于水体中有机污染物吸附材料的报道不断涌现。如97199948.1，01140411.6，201210011479.X等描述了用环糊精或环糊精衍生物为单体，通过交联剂如聚异氰酸酯、二卤代烃、二卤代乙酰基烃、环氧氯丙烷进行交联聚合，得到具有网状立体结构的聚合物。200610010395.9还公开了木质素基环糊精醚多效吸附剂的制备方法，其实质是用交联剂环氧氯丙烷、1,2-乙二醇缩水甘油醚等交联剂将环糊精交联到木质素上，该吸附剂能同时吸附重金属离子、有机物如苯酚等。201010192090.0还公开了β-环糊精马来酸衍生物与丙烯酸共聚物及其对碱性染料吸附作用。

用于处理水体中有机污染物的环糊精固载高分子聚合物主要有环糊精固载壳聚糖（陈晓青等，中南大学学报，2007,31(1):112），而郑少杰等在文献综述中则涉及到了环糊精固载纤维素及其应用（纤维素科学与技术，2008,16(4):54）。

由于现有各类环糊精聚合物对水体中有机污染物的吸附效率需要进一步提高，且原料环糊精来源于可再生资源，环糊精聚合物类高效吸附材料在工业废水特别是染料废水、有毒重金属离子废水中应用研究具有重要意义和实用前景。

发明内容：

本发明的目的在于提供具有良好吸附功能的环糊精固载高分子聚合物及其制备方法，以及该聚合物作为吸附材料在处理水体中有机碱性染料和部分有毒重金属离子的应用。

为实现上述目的本发明采用的技术方案如下：

一种环糊精固载高分子聚合物，其特征在于：以苯乙烯-马来酸酐共聚物和环糊精为原料，通过固载及酰基化，制备固载高分子聚合物， 其结构式如(I)所示：

(I)    ，

。

在(I)的结构中，环糊精为β-环糊精，取代的β-环糊精，γ-环糊精或取代γ-环糊精中的一种或多种混合而成；取代β-环糊精为甲基-β-糊精，羧甲基-β-环糊精，羟丙基-β-环糊精，氨乙基氨基-β-环糊精；取代γ-环糊精为甲基-γ –环糊精，羟丙基-γ-环糊精，羧甲基-γ-环糊精。

在(I)的结构中，苯乙烯-马来酸酐共聚物的分子量在2000-8000之间。

在(I)的结构中，烃基酰氯为：乙酰氯、氯乙酰氯、丙酰氯、丙烯酰氯、丁二酰氯，己二酰氯。

环糊精固载高分子聚合物通过下方法制得：

（1）以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，按环糊精与苯乙烯-马来酸酐共聚物摩尔比为(0.5-3)：1 在50-75℃℃反应10-36h。减压除去大部分溶剂后，用30-50℃温水洗涤残留物，得环糊精固载苯乙烯-马来酸酐共聚物；

（2）在N,N-二甲基甲酰胺中，将(1)制得的固载物与酰氯按质量比(4-6)：（2-4)在60-90℃反应8-24h，减压除去大部分溶剂后，用30-50℃温水洗涤残留物，得环糊精固载高分子聚合物；

本发明利用来源广泛的苯乙烯-马来酸酐共聚物以及来源于可再生资源的环糊精为原料，通过固载及酰基化，制备固载高分子聚合物，原料来源广且价廉，制备方法简单，易于工业化；该聚合物作为吸附剂，能有效地吸附水体中有机碱性染料（碱性品红、亚甲基蓝）及部分有毒重金属离子（Pb²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺）。在聚合物与废水质量(g)体积(L)比0.25g.L^-1条件下，通过Langmuir等温吸附方程计算的对碱性品红、亚甲基蓝饱和吸附量均超过150 mg.g^-1。

具体实施方法

实施例1：

将3.0g苯乙烯-马来酸酐共聚物和25.0g干燥的β-环糊精置于60ml N,N-二甲基甲酰胺中，50℃反应10h，减压除去大部分溶剂，用30℃温水反复洗剂残留物，得β-环糊精固载苯乙烯-马来酸酐共聚物。