[发明专利]一种金属氧化物@环糊精聚合物材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种金属氧化物@环糊精聚合物材料及其制备方法和应用。将交联剂加入溶剂中搅拌溶解，再加入环糊精与碱，升温反应合成环糊精聚合物；将所得聚合物分散到水溶液中，加入金属盐溶液，经氨水调节pH后反应生成金属氧化物@环糊精聚合物材料；本发明把金属氧化物负载到环糊精聚合物表面上，抑制了金属氧化物颗粒的团聚以保证其反应活性；金属氧化物能高效地吸附重金属，提高了材料对砷的吸附亲和力，同时环糊精聚合物上大量官能团也协同增强吸附性能，使该材料去除效果更优异，同时该材料人体接触无害、对环境冲击小、能有效降低砷的迁移性，使用过程不产生二次污染，有利于大规模推广使用。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种金属氧化物@环糊精聚合物材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济的迅速发展，重金属污染物引起的水体污染逐渐得到人们的关注，成为污水深度处理亟待解决的问题。

有机砷是一类新型有机污染物，有机砷主要可以分为两类：甲基砷和芳香族有机砷。甲基砷主要来源于自然界中微生物的转化作用和农业杀虫剂和除草剂的使用，芳香族有机砷则主要来自于动物饲料添加剂的使用，已有研究表明，这些有机砷化合物会对人体产生毒害作用。此外，有机砷在环境中会通过微生物作用、氧化、光分解等导致有机砷转化为毒性极强的无机砷，无机砷对人体具有致癌致畸的威胁，我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749－2006)要求饮用水中砷最大浓度不得高于10μg/L。

目前针对砷的去除，目前主要使用的方法是直接吸附法、降解吸附法。专利《一种用于同时吸附水体中无机砷和有机砷的铁锰氧化物/淀粉/生物炭复合材料的制备方法》中采用利用高粱秸秆为原料，制备碳化的Fe基改性吸附剂对含有As(III)、As(V)和ROX复合污染废水进行直接吸附处理，结果显示材料对于As(III)、As(V)和ROX的去除率分别仅为48.50％、97.50％和66.78％。同时吸附时间长达48h，但是该方法对于实际应用而言处理成本较高，而且特别是针对目前水体中低浓度污染情况而言，该方法处理效果较差。专利《一种同步氧化及原位吸附去除水中有机砷的方法》中采用二价铁和过硫酸盐同步氧化和吸附有机砷，将有机砷降解成无机砷后进行吸附去除的方法，相较于直接吸附法去除时间大大缩短，但是该方法在处理过程中产生大量高毒的无机砷，存在二次污染的风险，此外材料使用后不可回用，使用时需要加入大量药剂辅助氧化过程，实际处理费用高昂。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于合成一种金属氧化物@环糊精聚合物材料。该材料处理过程中不产生二次污染。

本发明的另一目的在于提供一种金属氧化物@环糊精聚合物材料的制备方法，该制备方法操作简单、经济高效。

本发明的再一目的在于提供上述金属氧化物@环糊精聚合物材料对水体中有机砷和无机砷的污染治理的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种金属氧化物@环糊精聚合物材料的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)将交联剂加入溶剂中，搅拌至完全溶解，再加入环糊精与碱，升温反应合成环糊精聚合物；

(2)在步骤(1)所得聚合物的基础上负载金属氧化物，先将聚合物分散在水溶液中，加入金属盐溶液，混合均匀后滴加氨水溶液调节pH至8～10后进行升温反应，反应结束后多次洗涤，干燥得到金属氧化物@环糊精聚合物。

进一步地，所述环糊精是指α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精中的至少一种。