聚吡咯/二氧化钛复合吸附剂及其制备、应用和再生方法转让专利
申请号 : CN201110184505.4
文献号 : CN102350317A
文献日 : 2012-02-15
发明人 : 延卫 , 李晶晶 , 冯江涛
申请人 : 西安交通大学苏州研究院
摘要 :
权利要求 :
1. 一 种 聚 吡 咯 / 二 氧 化 钛 复 合 吸 附 剂,其 特 征 在 于由 二 氧 化 钛 溶 胶 与 吡 咯 氧 化 聚 合 而 成 的 吸 附 剂 分 子 式 为: , 吸附剂中二氧化钛溶胶与吡咯单体的摩尔比为n:m=0.05~50:1。
2.聚吡咯/二氧化钛复合吸附剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)按钛源与醇的体积比为0.1~25的比例,将钛源与醇配制成含钛的醇溶液;在剧烈搅拌下,将得到的所述的醇溶液缓慢滴加到pH为0.5~6.0、温度为0~100 ℃的硝酸溶液中水解,保持钛源与酸的水溶液中水的体积比为1∶0.1~60,并在常温下搅拌3~24h,即可得到透明或半透明二氧化钛溶胶;
(2)在-20~80℃下,将所得的二氧化钛溶胶与吡咯单体以摩尔比为1:0.05~50的比例互混,采用化学氧化法实现氧化聚合,且氧化剂与吡咯单体的摩尔比为1:0.1~3,并于-20~80℃下持续反应20h以上,过滤干燥即可得聚吡咯复合二氧化钛吸附剂。
3.根据权利要求2所述的聚吡咯/二氧化钛复合吸附剂的制备方法,其特征在于所述钛源为四氯化钛、钛酸正丁酯、钛酸异丙酯、钛酸甲酯中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求2所述的聚吡咯/二氧化钛吸附剂的制备方法,其特征在于所述醇为正丙醇、异丙醇、无水乙醇、甲醇、丁醇、叔丁醇中的一种或几种混合物。
5.根据权利要求2所述的聚吡咯/二氧化钛复合吸附剂的制备方法,其特征在于氧化聚合所用的氧化剂为氯化铁、过硫酸铵、过硫酸钾、高锰酸钾中的一种或几种混合物。
6.采用权利要求2所述方法制得的聚吡咯/二氧化钛吸附剂利用吸附原理处理染料废水的应用,可吸附的染料包括酸性染料、碱性染料中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于具体应用工艺步骤为:将所述聚吡咯/二氧化钛吸附剂用酸或碱浸泡1~120分钟,然后加入含有染料的污水中,加入的吸附剂量为污水重量的1/100~1/500,吸附温度为常温,吸附时间为30~90分钟,吸附后将吸附剂与染料废水分离后再生。
8.聚吡咯/二氧化钛复合吸附剂的再生方法,其特征在于,所述的吸附剂吸附染料后可以用碱、酸或是两者并用浸泡1~120分钟实现染料的脱附与吸附剂的再生。
9.根据权利要求7所述的再生方法,其特征在于,染料的脱附与吸附剂的再生过程可以在原位实现,也可以在异位实现。
10.根据权利要求7所述再生方法,其特征在于,再生所用的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化钡、氨水中的一种或几种混合物;所用的酸为硝酸、硫酸、盐酸、磷酸、甲酸、乙酸、氢氟酸、苯甲酸中的一种或几种的混合物。
11.根据权利要求7所述的再生方法,其特征在于,再生用到的碱的浓度范围为
0.01~15 mol L-1,酸的浓度范围为0.01~15mol L-1。
说明书 :
聚吡咯/二氧化钛复合吸附剂及其制备、应用和再生方法
技术领域
背景技术
发明内容
钛 溶 胶 与 吡 咯 氧 化 聚 合 而 成, 吸 附 剂 分 子 式 为:
, 吸附剂中二氧化钛溶胶与吡咯单体的
摩尔比为n:m=0.05~50:1。
3~24h,即可得到透明或是半透明二氧化钛溶胶。
-1
(1)吸附:将吸附剂用0.01~15 mol L 的酸溶液浸泡1~120分钟,然后放入含有阴离-1
子染料的污水中,其浓度为500 mg L ,加入的吸附剂量为污水重量的1/100~1/500,吸附温度为常温下,吸附时间为30~90分钟,吸附后取出吸附剂再生;
-1
(2)再生:将吸附有阴离子染料的吸附剂用0.01~15 mol L 的碱溶液浸泡1~120分钟,吸脱比(碱液与污水的体积比)为10~100:1,即可将阴离子染料从吸附剂上解吸下来。将解-1
吸后的吸附剂用0.01~15 mol L 的酸溶液浸泡1~120分钟,酸溶液可反复使用至溶液呈中性,即可使其吸附性能再生,再生后的吸附剂可循环使用多次依然具有非常高的吸附能力。
(3)吸附:将吸附剂用0.01~15 mol L 的碱溶液浸泡1~120分钟,然后放入含有阳离-1
子染料的污水中,其浓度为500 mg L ,加入的吸附剂量为污水重量的1/100~1/500,吸附温度为常温下,吸附时间为30~90分钟,吸附后取出吸附剂再生;
-1
(4)再生:将吸附有阳离子染料的吸附剂用0.01~15 mol L 的酸溶液浸泡1~120分钟,吸脱比(酸液与污水的体积比)为10~100:1,即可将阳离子染料从吸附剂上解吸下来。将解-1
吸后的吸附剂用0.01~15 mol L 的碱溶液浸泡1~120分钟,碱溶液可反复使用至溶液呈中性,即可使其吸附性能再生,再生后的吸附剂可循环使用多次依然具有非常高的吸附能力。
附图说明
图1说明:X射线衍射图中出现在25.3°、37.8°和48.1°的衍射峰分别对应锐钛矿
二氧化钛的(101)、 (004)和(200)面;出现在27.5°、36.1°和41.2°的衍射峰分别对应金红石二氧化钛的(110)、(101)和(111)面,说明二氧化钛是锐钛矿和金红石的混晶。X射线衍射图中没有出现聚吡咯的衍射峰,说明聚吡咯是无定形。
缩振动;1640 cm 对应聚吡咯的�NH基团的面内弯曲振动;1451 cm 对应聚吡咯的C�N伸缩振动。证明该吸附剂是聚吡咯与二氧化钛的复合物。
具体实施方式
(1)取20 mL钛酸丁酯,20 mL正丙醇,配制成钛酸丁酯的醇溶液;在剧烈搅拌下,将钛酸丁酯的醇溶液缓慢滴加到pH为1、温度为100℃的400 mL的硝酸溶液中水解,并搅拌5h,即可得到透明二氧化钛溶胶。
中加入初始浓度为500 mg L 的酸性红G溶液30 mL,预先酸处理过的吸附剂的投加量为
60 mg,磁力搅拌45 min,搅拌后,离心测定滤液中酸性红G的浓度,得到吸附剂对该浓度下的酸性红G的吸附去除率可达90%以上。
(4)吸附了酸性红G的吸附剂,先用5 mol L 的氢氧化钠浸泡10 min,再用1 mol L的硝酸溶液浸泡10 min,即实现吸附剂的再生。再生后的吸附剂再用以去除溶液中的酸性-1
红G。向避光处理的棕色瓶中加入初始浓度为500 mg L 的酸性红G溶液30 mL,加入再生后的吸附剂(60mg),磁力搅拌45 min,搅拌后,离心测定滤液中酸性红G的浓度,得到再生后的吸附剂对该浓度下的酸性红G的吸附去除率可达90%以上。经过十次吸附再生后,吸附剂对该浓度下的酸性红G的吸附率依然可达90%以上。
(1)取10 mL钛酸丁酯,10 mL异丙醇,配制成钛酸丁酯的醇溶液;在剧烈搅拌下,将钛酸丁酯的醇溶液缓慢滴加到pH为2、温度为80℃的100 mL的硝酸溶液中水解,并搅拌5h,即可得到透明二氧化钛溶胶。
浓度为500 mg L 的酸性红G溶液30 mL,预先酸处理过的吸附剂的投加量为80 mg,磁力搅拌45 min,搅拌后,离心测定滤液中酸性红G的浓度,得到吸附剂对该浓度下的酸性红G的吸附去除率可达90%以上。
(4)吸附了酸性红G的吸附剂,先用3 mol L 的氢氧化钠浸泡10 min,再用1 mol L的盐酸溶液浸泡10 min,即实现吸附剂的再生。再生后的吸附剂再用以去除溶液中的酸性-1
红G。向避光处理的棕色瓶中加入初始浓度为500 mg L 的酸性红G溶液30 mL,加入再生后的吸附剂(80 mg),磁力搅拌45 min,搅拌后,离心测定滤液中酸性红G的浓度,得到吸附剂对该浓度下的酸性红G的吸附去除率可达90%以上。经过十次吸附再生后,吸附剂对该浓度下的酸性红G的吸附率依然可达90%以上。
(1)取10 mL钛酸丁酯,20 mL无水乙醇,配制成钛酸丁酯的醇溶液;在剧烈搅拌下,将钛酸丁酯的醇溶液缓慢滴加到pH为2、温度为25 ℃的100 mL的硝酸溶液中水解,并搅拌
5h,即可得到透明二氧化钛溶胶。
浓度为500 mg L 的亚甲基蓝溶液30 mL,预先碱处理过的吸附剂的投加量为60 mg,磁力搅拌90 min,搅拌后,离心测定滤液中亚甲基蓝的浓度,得到吸附剂对该浓度下的亚甲基蓝的吸附去除率可达90%以上。
(4)吸附了亚甲基蓝的吸附剂,先用1 mol L 的硝酸浸泡10 min,再用1 mol L 的氢氧化钠溶液浸泡10 min,即实现吸附剂的再生。再生后的吸附剂再用以去除溶液中的亚甲-1
基蓝。向避光处理的棕色瓶中加入初始浓度为500 mg L 的酸性红G溶液30 mL,加入再生后的吸附剂(60 mg),磁力搅拌90 min,搅拌后,离心测定滤液中亚甲基蓝的浓度,得到吸附剂对该浓度下的亚甲基蓝的吸附去除率可达90%以上。经过七次吸附再生后,吸附剂对该浓度下的亚甲基蓝的吸附率依然可达90%以上。