[发明专利]一种超分子吸附剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种超分子吸附剂的制备方法及其应用，属于轻型化工领域。本发明通过采用环氧氯丙烷、三聚氯氰等交联剂对吡啶酮大环化合物进行交联得到一类多孔的吸附材料。制得的吸附剂成本低，吸附容量大，吸附性稳定，且该类吸附材料可以进行多次重复使用，具有极大的节能减排和环境友好的优势。

技术领域

本发明涉及一种超分子吸附剂的制备方法及其应用，属于轻型化工领域。

背景技术

随着工业发展，工业废水和生活废水污染问题日益严重，加强污水处理，特别是工业废水的处理显得尤为重要。印染工厂排放的含有染料的废水，农业生产中大量使用农药和由采矿、废气排放等重金属污染不仅危害了生态环境安全也直接威胁了人类自身的健康。

吸附法具有吸附量高，吸附剂和被吸附物可再次利用以及处理后水质好无二次污染等优点，因此吸附法成为当前工业废水处理的主要方法之一。当前吸附剂的种类丰富，脱色效果各不相同，研究具有低成本、高吸附量并且应用范围广泛的吸附剂成为当前研究的热点。

大环化合物具有特定尺寸的内腔孔径，能够选择性的实现对客体的结合，可以实现选择性识别。大环化合物对客体的分离是通过将其溶解到不溶于水的有机溶剂中进行液相萃取来实现的，该方法一方面使用了大量的有机溶剂(往往有毒或者易燃)，另一方面超分子化合物会溶解到水中造成超分子化合物的损失。为改善以上缺陷，科研工作者将β-环糊精、杯芳烃或者柱芳烃类的吸附剂固载到二氧化硅微球，纤维素、壳聚糖等基质上；或者通过环氧氯丙烷等试剂进行交联。然而现有的超分子吸附材料存在比表面积小、吸附能力不足的缺点。

吡啶酮大环化合物具有不易塌陷的刚性平面结构、富电性的内腔对金属离子、平面分子和结构中有疏水作用的有机物具有选择性。在之前的研究过程中，发明人发现，吡啶酮大环化合物本身吸附效果较差；发明人制备了基于吡啶酮大环化合物的纤维素基吸附剂，但是其吸附容量还有待增强。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种对废水中的金属离子、平面分子和结构中有疏水作用的有机物具有去除性能的超分子吸附剂的制备方法及应用，并且被吸附物和吸附剂可以二次回收利用，节约了成本，并达到环境友好的目的。本发明所用的大环化合物具有刚性、不易塌陷的骨架，能够有效的增大吸附材料的比表面积，增强吸附效果。

本发明的第一个目的是一种超分子吸附剂的制备方法，所述方法是将吡啶酮大环化合物与交联试剂在弱碱作用下进行反应，即得吡啶酮大环化合物改性吸附剂(超分子吸附剂)。

在本发明的一种实施方式中，所述吡啶酮大环化合物，为吡啶酮五元大环化合物或吡啶酮六元大环化合物。

在本发明的一种实施方式中，所述吡啶酮大环化合物，化学式为

其中n＝1或者2。

在本发明的一种实施方式中，所述方法是将吡啶酮大环化合物与交联试剂发生交联反应，使交联试剂与吡啶酮上的仲胺连接。

在本发明的一种实施方式中，所述交联试剂为环氧氯丙烷、戊二醛、三氯均三嗪、2,3,5,6-四氟对苯二甲腈或者氯代纤维素。

在本发明的一种实施方式中，所述弱碱为碳酸钾、碳酸钠、三乙胺、醋酸钠或者吡啶。

在本发明的一种实施方式中，所述吡啶酮大环化合物、交联试剂、弱碱的摩尔比为10:(20-100):(40-100)。

在本发明的一种实施方式中，所述方法是将吡啶酮大环化合物加入盛有一定体积溶剂的圆底烧瓶中，再加入交联试剂和弱碱，控制反应温度在20-100℃条件下反应1-20小时后，反应完后用水冲洗、抽滤，放入真空干燥箱中干燥，制得所述的吡啶酮大环化合物功能化的吸附剂。

在本发明的一种实施方式中，所述吡啶酮大环化合物、交联试剂、弱碱的添加量为10mmol、20-100mmol、40-100mmol。