[发明专利]一种用于水中有机阴离子染料吸附的磁性氨基碳纳米管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于水中有机阴离子染料吸附的磁性氨基碳纳米管及其制备方法，属于水中有机染料处理技术领域。将氧化碳纳米管与铁源、碱性有机盐和水溶性高分子氨基聚合物加入到溶剂中，经溶剂热反应、洗涤、干燥，得到磁性氨基碳纳米管。本发明所制备的碳纳米管表面带有大量氨基，其在水中带有正电荷，能够通过静电引力作用吸附水中带有负电荷的有机阴离子染料，且采用一锅法同步实现碳纳米管的赋磁和氨基功能化改性，制备流程简单，产品性质稳定，对水中有机阴离子染料表现出优异的吸附性能。

技术领域

本发明涉及水中有机染料处理技术领域，尤其涉及一种用于水中有机阴离子染料吸附的磁性氨基碳纳米管及其制备方法。

背景技术

染料的大规模使用促进了印染工业的发展，但经废水排放进入到水环境中的染料分子结构较为稳定，难以降解，严重威胁人类健康。有机阴离子染料是指在水中解离形成有色阴离子的染料，包括酸性染料、直接染料等，可用于尼龙、羊毛、纸张、皮革等的染色，是一类广泛应用的有机染料。为了处理印染废水，吸附法、混凝/絮凝法、高级氧化法、膜分离法、生物法等多种技术已被应用。其中，吸附法操作条件温和，成本低，效率高，且不产生新的有毒物质，是一种常用的印染废水处理方法。

碳纳米管作为一种新型纳米碳材料，在水中多种典型污染物的吸附去除中均得到了应用。但是，其小尺寸给吸附后的分离过程带了困难，通常，需要采用过滤、离心等方式将碳纳米管分离出来，过程繁琐。磁性碳纳米管是一类将碳纳米管进行赋磁得到的复合材料，其在使用后可以通过磁性分离从水中方便而高效地分离出来。由于其高吸附性能和磁分离特性，磁性碳纳米管已被应用于水中阳离子染料的吸附去除。但是，对碳纳米管进行赋磁以构建磁性碳纳米管之前，通常需要对其进行氧化处理。氧化处理在碳纳米管表面引入了羟基、羧基等亲水官能团，促进了金属盐溶液对碳纳米管的浸润，有利于赋磁过程的进行。但是，羟基和羧基是带有负电性的官能团，和在水中同样带有负电荷的有机阴离子染料之间存在静电斥力。因此，尽管现有的磁性碳纳米管能够通过和有机阴离子染料苯环结构之间的电子供体-受体作用吸附一部分有机阴离子染料，但静电斥力的存在使得现有磁性碳纳米管难以在有机阴离子染料的吸附中表现出良好的效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种磁性氨基碳纳米管的制备方法，所得到的磁性氨基碳纳米管带有大量正电性的氨基官能团，对水中有机阴离子染料表现出优异的吸附性能。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种磁性氨基碳纳米管的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将氧化碳纳米管与铁源、碱性有机盐和水溶性高分子氨基聚合物加入到溶剂中，所述氧化碳纳米管：铁源：碱性有机盐：水溶性高分子氨基聚合物：溶剂的质量体积比为(100-300)mg：(400-1000)mg：(1000-5000)mg：(5-10)mL：(20-100)mL；

(2)将步骤(1)的混合溶液加热至150-220℃，反应时间为4-12h；

(3)将步骤(2)得到的产物洗涤、干燥，得到磁性氨基碳纳米管。

优选地，所述水溶性高分子氨基聚合物为支化聚乙烯亚胺、线性聚乙烯亚胺、聚丙烯亚胺中一种或几种混合物。

优选地，所述铁源为硝酸铁、氯化铁和硫酸铁中一种或几种混合物。

优选地，所述碱性有机盐为乙醇钠、乙醇钾、醋酸钠、醋酸钾中一种或几种混合物。

优选地，所述溶剂为乙醇、乙二醇、甘油中一种或几种混合物。

优选地，所述洗涤使用水、乙醇、丙酮中一种或几种混合物洗涤，所述干燥为真空干燥或冷冻干燥。

本发明另一方面提供一种利用上述方法制备的磁性氨基碳纳米管。