聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑的制備方法、應(yīng)用及再生方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑的制備方法、應(yīng)用及再生方法，該吸附劑是經(jīng)由聚苯胺與二氧化鈦發(fā)生原位復(fù)合形成，所述制備方法包括以下步驟：利用有機(jī)或無機(jī)鈦源為原料，采用溶膠-凝膠法在0～100℃制得透明二氧化鈦溶膠；在-20～80℃條件下，將所得的二氧化鈦溶膠與苯胺單體互混，采用化學(xué)氧化法實現(xiàn)原位復(fù)合，經(jīng)過濾干燥后即可得聚苯胺復(fù)合納米二氧化鈦吸附劑。該吸附劑能有效吸附高濃度染料廢水中的染料，且吸附劑的制備方法簡單，工序短，反應(yīng)條件溫和；制得的吸附劑在處理染料廢水過程中投加量小，達(dá)到吸附平衡時間短，吸附量大，并且能夠反復(fù)再生長期使用，再生后的吸附劑仍對染料表現(xiàn)出非常高的吸附性能。
【專利說明】聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑的制備方法、應(yīng)用及再生方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于化工合成【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑的制備方法、應(yīng)用及再生方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]每年都有大量的染料廢水排放到水體中去，由于這類廢水具有高濃度、深顏色、成分復(fù)雜、易干擾水體中的生物過程等特征，所以會造成嚴(yán)重的水體污染。因此，從水體中去除染料具有重大的環(huán)境和技術(shù)重要性。
[0003]目前常用的染料廢水處理方法有吸附法、絮凝沉淀法、電解法、氧化法和生物降解法等。但其中一些方法具有成本高，時效短等缺點。而吸附法由于具有操作簡單、能耗低、成本低、無二次污染等優(yōu)點，是去除該類污染物的有效方法。在眾多的吸附劑中，活性炭的比表面積和吸附量均較大，是理想的吸附材料。但是活性炭價格比較貴，且不易再生或是再生后的吸附性能大大降低，限制了它廣泛的使用。因此研制開發(fā)價格低廉、制備簡單、去除率高、易再生的吸附劑成為研究的熱點。二氧化鈦作為一種無毒、穩(wěn)定、低成本的半導(dǎo)體材料，成為人們研究的熱點。經(jīng)高分子聚合物改性后的二氧化鈦復(fù)合材料具有更加優(yōu)異的性能，但是經(jīng)導(dǎo)電聚合物改性二氧化鈦復(fù)合材料作為染料吸附劑尚未有文獻(xiàn)報道。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑的制備方法、應(yīng)用及再生方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:`[0006]聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0007]I)按照鈦源與醇的體積比為(0.04~10):1，將鈦源與醇配制成含鈦的醇溶液，在攪拌下，將含鈦的醇溶液滴加到PH值為0.5~6.0、溫度為O~100°C的硝酸溶液中水解，保持鈦源與硝酸溶液中水的體積比為1: (0.1~60)，并在常溫下攪拌3~24h，得到透明或者半透明的二氧化鈦溶膠；
[0008]2)將所得的二氧化鈦溶膠與苯胺單體以摩爾比為1: (0.05~50)混合得到混合物，然后按氧化劑與苯胺單體的摩爾比為1:(0.1~3)向混合物中加入氧化劑，在-20~80°C下反應(yīng)2~48h，最后對反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過濾、干燥，得到聚苯胺復(fù)合納米二氧化鈦吸附劑。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟I)中，所述鈦源為四氯化鈦、鈦酸正丁酯、鈦酸異丙酯或鈦酸甲酯中的一種或幾種。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟I)中，所述醇為正丙醇、異丙醇、無水乙醇、甲醇、丁醇或叔丁醇中的一種或幾種。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟2)中，氧化劑為氯化鐵、過硫酸銨、過硫酸鉀或高錳酸鉀中的一種或幾種。
[0012]本發(fā)明的另一個目的，聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑在吸附染料方面的應(yīng)用。[0013]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑能夠吸附的染料包括陽離子型染料、陰離子型染料或非離子型染料中的一種或幾種。
[0014]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，具體工藝步驟為:將聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑用酸或堿浸泡I~120min，然后加入含有染料的廢水中，加入的吸附劑量為廢水重量的1/500~1/100，在常溫下吸附30~90min，吸附后將吸附劑與染料廢水分離。
[0015]本發(fā)明的另一個目的，將吸附染料后的吸附劑分離后，依次用酸和堿溶液浸泡I~120min或者依次用堿和酸溶液浸泡I~120min，實現(xiàn)染料的脫附與吸附劑的再生。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所用的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋰、氫氧化鋇或氨水中的一種或幾種；所用的酸為硝酸、硫酸、鹽酸、磷酸、甲酸、乙酸、氫氟酸或苯甲酸中的一種或幾種。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所用的堿的濃度為0.01~15mol.?Λ所用的酸的濃度為 0.01 ~15mol.L I。
[0018]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0019]1、本發(fā)明采用有機(jī)或無機(jī)鈦源為原料，通過聚苯胺的改性，制備新型復(fù)合吸附劑，其原料易得，工藝簡單，成本低廉；
[0020]2、本發(fā)明制備的吸附劑使用過程中用量少，吸附平衡時間短，吸附效能高，處理染料廢水的成本低廉；
[0021]3、本發(fā)明制備的吸附劑再生性非常好，并且再生過程對其吸附性能影響非常小，經(jīng)過多次再生后的吸附劑依然表現(xiàn)出很好的吸附性能，且適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)和使用。 【【具體實施方式】】
[0022]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0023]一、吸附劑的制備
[0024]原料配比:有機(jī)醇:鈦源:酸溶液=(0.4~10):1: (0.1~60)(以體積比計)，苯胺單體:酸溶液:氧化劑=1: 0.02~20: 0.1~3 (以摩爾比計)
[0025]二氧化鈦溶膠的具體工藝處方如下表所示:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)按照鈦源與醇的體積比為(0.04?10):1，將鈦源與醇配制成含鈦的醇溶液，在攪拌下，將含鈦的醇溶液滴加到PH值為0.5?6.0、溫度為O?100°C的硝酸溶液中水解，保持鈦源與硝酸溶液中水的體積比為1: (0.1?60)，并在常溫下攪拌3?24h，得到透明或者半透明的二氧化鈦溶膠； 2)將所得的二氧化鈦溶膠與苯胺單體以摩爾比為1: (0.05?50)混合得到混合物，然后按氧化劑與苯胺單體的摩爾比為1: (0.1?3)向混合物中加入氧化劑，在-20?80°C下反應(yīng)2?48h，最后對反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過濾、干燥，得到聚苯胺復(fù)合納米二氧化鈦吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟O中，所述鈦源為四氯化鈦、鈦酸正丁酯、鈦酸異丙酯或鈦酸甲酯中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟O中，所述醇為正丙醇、異丙醇、無水乙醇、甲醇、丁醇或叔丁醇中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟2)中，氧化劑為氯化鐵、過硫酸銨、過硫酸鉀或高錳酸鉀中的一種或幾種。
5.權(quán)利要求1所述的制備方法所制備的聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑在吸附染料方面的應(yīng)用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑能夠吸附的染料包括陽離子型染料、陰離子型染料或非離子型染料中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的應(yīng)用，其特征在于，聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑吸附染料的具體工藝步驟為:將聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑用酸或堿浸泡I?120min，然后加入含有染料的廢水中，加入的吸附劑量為廢水重量的1/500?1/100，在常溫下吸附30?90min,吸附后將吸附劑與染料廢水分離。
8.權(quán)利要求1所述的制備方法所制備的聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑的再生方法，其特征在于，將吸附染料后的吸附劑分離后，依次用酸和堿溶液浸泡I?120min或者依次用堿和酸溶液浸泡I?120min，實現(xiàn)染料的脫附與吸附劑的再生。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑的再生方法，其特征在于，所用的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋰、氫氧化鋇或氨水中的一種或幾種；所用的酸為硝酸、硫酸、鹽酸、磷酸、甲酸、乙酸、氫氟酸或苯甲酸中的一種或幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚苯胺復(fù)合二氧化鈦吸附劑的再生方法，其特征在于，所用的堿溶液的濃度為0.01?15mol.L_\所用的酸溶液的濃度為0.01?15mol.L'
【文檔編號】B01J20/30GK103861571SQ201410081506
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】馮江濤, 延衛(wèi), 王寧, 李晶晶 申請人:西安交通大學(xué)