[发明专利]一种氨基碳羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种氨基碳羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用，属于环境污染治理技术领域。本发明提供的氨基碳羟基磷灰石复合材料，由包含以下组分的原料制得：碳羟基磷灰石、硅烷偶联剂和4‑[N,N‑二(2‑吡啶甲基)氨基‑1,8‑萘二甲酸酐]。本发明通过添加硅烷偶联剂和4‑[N,N‑二(2‑吡啶甲基)氨基‑1,8‑萘二甲酸酐]对碳羟基磷灰石表面进行改性，有效地提高了碳羟基磷灰石的选择性吸附能力，能够高效地去除废水中含有的铜离子。

技术领域

本发明属于环境污染治理技术领域，具体涉及一种氨基碳羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，已见报道的去除含铜离子废水的方法有吸附法、沉淀法、离子交换法、混凝法和电渗析法。其中，吸附法是一种运行稳定、经济、高效的方法，是处理含铜离子废水优先选择的方法。常用于处理含铜离子废水的吸附剂有硅基材料、多壁纳米管和非金属矿物(如蒙脱土、膨润土、磷灰石)等，其中，非金属矿物是一种分布广泛、成本低廉、环境友好的材料，在治理环境污染方面表现出良好的效果。而非金属矿物中的磷灰石及其衍生物(碳羟基磷灰石、硅碳羟基磷灰石等)因具有较大比表面积和内部孔状结构发育良好，内外表面吸附位点多的特点，为提高重金属吸附容量和吸附效率创造优异条件。

其中，碳羟基磷灰石具有修复金属污染水体的优点，但存在吸附能力偏低的技术缺陷。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种氨基碳羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的氨基碳羟基磷灰石复合材料具有良好的吸附性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氨基碳羟基磷灰石复合材料，由包含以下组分的原料制得：

碳羟基磷灰石、硅烷偶联剂和4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]；

所述碳羟基磷灰石和硅烷偶联剂的用量比为500.0mg：10mL～15mL；

所述碳羟基磷灰石和4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]的质量比为10:1～1.2。

优选地，所述硅烷偶联剂为KH-550。

本发明还提供了上述技术方案所述氨基碳羟基磷灰石复合材料的制备方法，包含以下步骤：

将碳羟基磷灰石、硅烷偶联剂和溶剂混合，进行改性反应，得到改性碳羟基磷灰石；

将所述改性碳羟基磷灰石、4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]和溶剂混合，进行接枝反应，得到氨基碳羟基磷灰石复合材料。

优选地，所述改性反应的温度为80～90℃，时间为3～4h。

优选地，所述接枝反应的温度为80～90℃，时间为12～15h。

优选地，所述4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]由包含以下步骤的方法制备得到：

将萘酰亚胺、乙二醇甲醚和二甲基吡啶胺混合，进行第一反应，得到4-[N,N-二(2-吡啶甲基)氨基-1,8-萘二甲酸酐]。

优选地，所述第一反应的温度为140～160℃，时间为24～28h。

优选地，所述接枝反应后，将所得接枝反应产物依次进行离心处理、乙醇洗涤和干燥。

本发明还提供了上述技术方案所述的氨基碳羟基磷灰石复合材料或上述技术方案所述的制备方法制得的氨基碳羟基磷灰石复合材料在污水处理领域中的应用。

优选地，所述氨基碳羟基磷灰石复合材料在污水处理时污水的pH值为5.0～6.5，时间为50～70min，温度为20～50℃。