本發(fā)明涉及一種納米復(fù)合材料及其制備方法，特別是一種水處理鉻吸附材料及其制備方法，屬于水處理材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人類社會以及工業(yè)化的高速發(fā)展，水環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，已經(jīng)危及到了人類的生存，成為了全人類所普遍關(guān)心的問題。重金屬鉻具有毒性大、在環(huán)境中不易被代謝、易被生物富集并有生物放大效應(yīng)等特點(diǎn)，嚴(yán)重威脅著人類和水生動(dòng)植物的生存。因此，探尋有效去除重金屬鉻的深度處理技術(shù)具有重要的環(huán)境意義。

在眾多水處理應(yīng)用材料中，納米材料因其具有巨大的比表面積，高的化學(xué)活性能，從而具有良好的還原和吸附性能，可以有效去除水體中的重金屬污染物。因此功能納米材料已經(jīng)成為水處理領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。雖然納米材料在解決水環(huán)境污染以及重金屬類物質(zhì)的深度處理領(lǐng)域有優(yōu)異的表現(xiàn)。然而，納米材料面臨①易團(tuán)聚，難以回收利用。②易造成二次污染，難以實(shí)際工程應(yīng)用的問題，制約了納米材料在水處理領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。因此，納米材料的固定化成型技術(shù)成為解決納米材料的難以實(shí)際應(yīng)用問題的關(guān)鍵所在。Pan等[Liang Chen,Xin Zhao,Bingcai Pan；Journal of Hazardous Materials,284(2015)35–42]利用原位制備的方法將納米氧化鋯微粒原位生長在離子交換樹脂球珠內(nèi)部，所得到的復(fù)合材料對水體中磷酸鹽有良好的去除效果。但是，原位生長制備方法局限性大，只適用于特定納米顆粒的包覆，大多數(shù)納米顆粒無法原位生長于材料內(nèi)部。Kwang-Ho Choo等[H.-S.Park et al.Journal of Hazardous Materials286(2015)315–324]利用浸漬法，將活性炭浸漬于納米Fe粒子溶液中，制備對天然有機(jī)污染物具有高吸附性能的復(fù)合材料。然而，浸漬法存在納米材料流失以及穩(wěn)定性差的問題。

綜上所述，關(guān)于利用成型技術(shù)將納米吸附材料固定化，從而解決納米材料易流失問題的相關(guān)報(bào)道較少，且現(xiàn)有的合成固定化納米成型材料的工藝相對繁瑣，反應(yīng)條件苛刻，所得材料穩(wěn)定性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種水處理鉻吸附材料及其制備方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是：一種水處理鉻吸附材料，以重量份計(jì)，包括7～12份氨基功能化的酚醛樹脂納米粒子、3～4份聚乙烯吡咯烷酮，10～12份聚醚砜樹脂和70～75份二甲基甲酰胺。

更優(yōu)選的，氨基功能化的酚醛樹脂納米粒子、聚乙烯吡咯烷酮、聚醚砜樹脂的重量配比分別為10份、3份和10份。

進(jìn)一步的，所述吸附材料為殼層結(jié)構(gòu)。

上述吸附材料的制備方法，以聚醚砜樹脂為基體材料，氨基功能化的酚醛樹脂納米粒子為吸附材料，包括如下步驟：

(1)稱取7～12份的氨基功能化的酚醛樹脂納米粒子、3～4份聚乙烯吡咯烷酮，10～12份聚醚砜樹脂，加入70～75份二甲基甲酰胺中混合攪拌溶解反應(yīng)，得到混合溶液A，將A溶液超聲分散均勻；

(2)將分散均勻的溶液A用注射器以1ml/min～4ml/min的速率滴入純水，在室溫下靜置24h以上后過濾收集，于25±5℃下烘干，得到所述的鉻吸附材料。

上述步驟(1)中，所述的氨基功能化的酚醛樹脂納米粒子通過如下步驟制備：

稱取10～13質(zhì)量份乙醇，35～40質(zhì)量份水，0.5～0.6質(zhì)量份乙二胺混合攪拌15-25分鐘，在30℃下向溶液中加入0.4份間苯二酚，0.6份甲醛攪拌24小時(shí)以上，離心收集，于100±10℃下干燥。

上述步驟(1)中，攪拌溶解反應(yīng)6～8h；反應(yīng)溫度為30±5℃。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：(1)通過聚醚砜樹脂固定成型的吸附材料，具有良好的吸附性能，能有效去除水中重金屬鉻；(2)本發(fā)明制得的水處理鉻吸附材料具有良好的穩(wěn)定性；(3)制備的材料尺寸均一，通過改變注射器規(guī)格可以控制材料尺寸，制備方法簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1制得的鉻吸附材料的剖面掃描電子顯微鏡照片。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1和對比例1制得的鉻吸附材料的(a為實(shí)施例1，b為對比例1)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的構(gòu)思是：利用聚醚砜樹脂作為殼層材料將氨基功能化的酚醛樹脂納米粒子封裝在殼層材料內(nèi)部，從而解決納米材料易流失產(chǎn)生二次污染的問題。

實(shí)施例1

第一步：稱取1g氨基功能化的酚醛樹脂納米粒子、0.3g聚乙烯吡咯烷酮和1g聚醚砜樹脂，加入6.3ml二甲基甲酰胺中混合攪拌溶解于燒杯中，在30℃油浴下磁力攪拌至溶解(6-8h)。

第二步：將所得溶液置于200kw超聲波中超聲分散2h，得到均一的混合溶液。

第三步：將超聲后的溶液用2ml注射器以1ml/min的速率滴入純水，得到粒徑為2mm-3mm的棕紅色球珠，將棕紅色球珠在25℃純水中靜置24h后過濾收集，于室溫下烘干，得到鉻吸附材料。

制得的水處理鉻吸附材料的性能測試結(jié)果如表1所示。

實(shí)施例2

第一步：稱取0.8g氨基功能化的酚醛樹脂納米粒子、0.3g聚乙烯吡咯烷酮和1g聚醚砜樹脂，加入6.3ml二甲基甲酰胺中混合攪拌溶解于燒杯中，在30℃油浴下磁力攪拌至溶解(6-8h)。

第二步：將所得溶液置于200kw超聲波中超聲分散2h，得到均一的混合溶液。

第三步：將超聲后的溶液用2ml注射器以1ml/min的速率滴入純水，得到粒徑為2mm-3mm的棕紅色球珠，將棕紅色球珠在25℃純水中靜置24h后過濾收集，于室溫下烘干，得到鉻吸附材料。

制得的水處理鉻吸附材料的性能測試結(jié)果如表1所示。

實(shí)施例3

第一步：稱取0.6g氨基功能化的酚醛樹脂納米粒子、0.3g聚乙烯吡咯烷酮和1g聚醚砜樹脂，加入6.3ml二甲基甲酰胺中混合攪拌溶解于燒杯中，在30℃油浴下磁力攪拌至溶解(6-8h)。

第二步：將所得溶液置于200kw超聲波中超聲分散2h，得到均一的混合溶液。

第三步：將超聲后的溶液用2ml注射器以1ml/min的速率滴入純水，得到粒徑為2mm-3mm的棕紅色球珠，將棕紅色球珠在25℃純水中靜置24h后過濾收集，于室溫下烘干，得到鉻吸附材料。

制得的水處理鉻吸附材料的性能測試結(jié)果如表1所示。

實(shí)施例4

第一步：稱取1g氨基功能化的酚醛樹脂納米粒子、0.3g聚乙烯吡咯烷酮和1g聚醚砜樹脂，加入6.3ml二甲基甲酰胺中混合攪拌溶解于燒杯中，在30℃油浴下磁力攪拌至溶解(6-8h)。

第二步：將所得溶液置于200kw超聲波中超聲分散2h，得到均一的混合溶液。

第三步：將超聲后的溶液用5ml注射器以2.5ml/min的速率滴入純水，得到粒徑為3mm-4mm的棕紅色球珠，將棕紅色球珠在25℃純水中靜置24h后過濾收集，于室溫下烘干，得到鉻吸附材料。

制得的水處理鉻吸附材料的性能測試結(jié)果如表1所示。

對比例1

稱取0.3g聚乙烯吡咯烷酮和1g聚醚砜樹脂，加入6.3ml二甲基甲酰胺中混合攪拌溶解于燒杯中，在30℃油浴下磁力攪拌至溶解(6-8h)。

第二步：將所得溶液置于200kw超聲波中超聲分散2h，得到均一的混合溶液。

第三步：將超聲后的溶液用2ml注射器以1ml/min的速率滴入純水，得到粒徑為2mm-3mm的白色球珠，將白色球珠在25℃純水中靜置24h后過濾收集，于室溫下烘干，得到鉻吸附材料。

制得的水處理鉻吸附材料的性能測試結(jié)果如表1所示。

表1

將實(shí)施例1-3和對比例1的鉻吸附材料用于含鉻廢水處理：將其用于pH為2，鉻離子含量為100mg/L的廢水中時(shí)，鉻吸附材料用量為0.5g/L，即可達(dá)到良好的處理效果。對各個(gè)實(shí)施例和對比例中合成的鉻吸附材料進(jìn)行表征可知：制得的聚合物球珠粒徑均勻直徑約2mm；同時(shí)，通過圖1-2可知，制得的聚合物球珠內(nèi)部包含指狀孔結(jié)構(gòu)，通過吸附等溫線的擬合結(jié)果說明吸附過程屬于朗格繆單層可逆吸附。