[发明专利]一种铁离子吸附海绵及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种铁离子吸附海绵及其制备方法和应用，首先用硅烷偶联剂对三聚氰胺海绵进行氨基化改性，接着用乙二醛的醇溶液对其进行醛基化改性，最后与罗丹明酰肼回流改性即可，制得的吸附海绵可用于铁离子的选择性富集和回收，并且经简单的碱洗再生后可重复使用。本发明还具有工艺简单、清洁环保、生产及使用成本低等优点。

技术领域

本发明涉及吸附材料及水处理技术领域，具体涉及一种铁离子吸附海绵及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业的迅速发展，重金属污染愈发严重。电子、电镀、制革、选矿等产业每年产生大量含重金属离子的工业废水，这些废水的处理问题一直是科学家们关注和研究的重点。重金属危害极大，其在环境中不能被生物降解，倾向于在生命体中富集，并能通过生物链在人体内积累，因此需要采用经济有效的方法除去水体中的各种重金属离子。传统的重金属污染废水处理方法包括化学沉淀法、离子交换法、膜分离法、溶剂萃取法和氧化还原法等，这些方法各有优点但又都有局限性，集中体现在成本高、耗能大、操作困难、易产生二次污染等问题上，特别是在处理低含量重金属污染废水时操作费用和原材料成本相对过高。此外，污水中的铁离子既是对环境有害的重金属离子，又是较为贵重的金属，回收铁离子具有十分重要的意义。

吸附法因具有广泛实用性、成本低、可回收再利用等优点成为目前最普遍的废水处理方法。目前关于海绵作为吸附材料进行污水处理的技术众多，如王津南等发明了一种利用废旧聚乙烯醇海绵制备的海绵状吸附材料(CN103071468A)、陈海贤等发明了一种以海绵为载体的锂吸附剂(CN102160992A)、易昌毓等发明了一种吸附纳米硒的海绵(CN107129941A)，还有许多其他文献。这些海绵吸附材料大多针对某些金属特定成分，并且存在吸附量低、重复利用效果不好等问题。

三聚氰胺海绵的主链结构由一个六元环和三个氨基组成，其不仅具有高比表面积和发达的三维网状结构，还具有优异的弹性、高开孔率、结构稳定等特点。以改性三聚氰胺海绵为基体的吸附材料，增加了吸附材料与金属离子溶液的接触面积，缩短了吸附平衡时间，类似的技术参见本申请人较早前将其应用于油水吸附分离方面的成果(CN107876033A、CN107722343A、CN107163281A及CN105399977A)。

罗丹明衍生物是有机小分子探针领域中应用最广泛的一类染料，罗丹明B具有摩尔吸光系数大、荧光量子产率高以及光稳定性较好等优点。目标物与罗丹明类荧光探针的特异性反应或非共价结合可诱导罗丹明内酰胺螺环的开关，引起荧光信号的off-on变化，但现阶段罗丹明衍生物仅仅应用于小分子荧光探针的设计和目标离子的检测。目前有许多针对各种特定离子的罗丹明探针的报道，如杨杨等(Yang Y,Zhao Q,Feng W,etal.Luminescent chemodosimeters for bioimaging.[J].Chemical Reviews,2013,113(1):192-270.)合成了一种特异性结合Hg²⁺的探针，袁跃华等(袁跃华,冯锋,田茂忠,等.罗丹明类荧光探针的合成及对铜离子的检测[J].高等学校化学学报,2011,32(1):62-66.)合成了一种Cu²⁺和Hg²⁺双识别的探针，王攀峰等(王攀峰,柴杰,胡相全，等.一种Cr³⁺离子选择性荧光探针的合成及识别性质[J].山西大学学报(自然科学版),2015,38(1).)合成了一种Cr³⁺离子选择性荧光探针。然而这些研究成果都侧重于对溶液中金属离子的识别，对于溶液中金属离子的分离处理尚无相关报道。

为了更好的解决铁离子污染问题，本发明将罗丹明酰肼引入到三聚氰胺海绵骨架上，得到了罗丹明改性海绵，该吸附材料保留了罗丹明衍生物对重金属的吸附性能，增加了Fe³⁺溶液与海绵的接触面积，缩短了吸附平衡时间，便于使用和回收。

发明内容