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β-环糊精基聚合物、
β-环糊精基两性吸附剂及其应用
技术领域
1.本发明属于吸附剂技术领域，尤其涉及一种β-环糊精基聚合物、β-环糊精基两性吸附剂及其应用。
背景技术：
2.随着经济的增长以及人们对物质文化追求的日益增加，纺织产业、染料行业的规模不断扩大，染料废水污染日趋加剧，染料废水污染治理的工作十分紧迫。为了减轻废水对环境造成的污染，加强对工业废水和生活污水的治理迫在眉睫。
3.目前，多以β-环糊精聚合物为原料制备吸附剂，以协同去除废水中的有机物和重金属，但是，在目前的β-环糊精聚合物的制备过程中，大多使用有毒交联剂或大量使用有机溶剂，对环境不友好，且制备出的吸附剂对于有机物和重金属协同去除效果差。并且，现实废水中组分较为复杂，同时含有阴、阳离子污染物，现有条件下以β-环糊精聚合物为原料制备的吸附剂也很难协同吸附废水中的阴、阳离子污染物，因此，对聚合物进行改性增强其协同吸附能力尤为重要。
技术实现要素：
4.本发明提供了一种β-环糊精基聚合物、β-环糊精基两性吸附剂及其应用，所得β-环糊精基聚合物的溶解性得到了有效降低，吸附能力得到了有效提高，基于其制备得到的β-环糊精基两性吸附剂可有效提高对阴离子染料(甲基橙mo)、阳离子染料(亚甲基蓝mb)的协同吸附能力。
5.为了达到上述目的，本发明提供了一种β-环糊精基聚合物，以柠檬酸为交联剂、以去离子水为反应介质，通过将β-环糊精固载于聚乙烯醇上制备得到。
6.作为优选，所述β-环糊精基聚合物通过以下步骤制备得到：
7.向反应器中加入β-环糊精、聚乙烯醇、柠檬酸、磷酸二氢钠和去离子水，于70-80℃水浴中混合并搅拌溶解；
8.将上述混合液于140-145℃下热交联3.5-4h，然后于室温下冷却，得到缩聚产物；
9.将所得缩聚物产物研磨并用去离子水浸泡，抽滤、水冲洗至中性，待除去未反应的物质后，将产物于50-60℃下真空干燥过夜，得到β-环糊精基聚合物。
10.作为优选，所加入的β-环糊精、聚乙烯醇、柠檬酸和磷酸二氢钠的质量比为5：1：5：0.5。
11.作为优选，所加入的β-环糊精与去离子水的质量比为1：10。
12.本发明还提供了一种β-环糊精基两性吸附剂，通过在上述任一项技术方案所得的β-环糊精基聚合物表面上接枝阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵制备得到。
13.作为优选，所述β-环糊精基两性吸附剂通过以下步骤制备得到：
14.向向反应器中加入β-环糊精基聚合物和引发剂过硫酸钾，加入去离子水，再加入阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵，于50-60℃水浴下搅拌3.5-4h，于室温下冷却后，用去
离子水浸泡，抽滤、去离子水冲洗至中性，将产物于50-60℃下真空干燥过夜，得到β-环糊精基两性吸附剂。
15.作为优选，所加入的β-环糊精基聚合物和过硫酸钾的质量比为1：1。
16.作为优选，所加入的β-环糊精基聚合物和去离子水的质量比为1：20。
17.作为优选，所加入的β-环糊精基聚合物和二甲基二烯丙基氯化铵的质量比为1：3。
18.本发明还提供了一种根据上述任一项技术方案所得的β-环糊精基两性吸附剂在废水处理中的应用。
19.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
20.1、本发明提供了一种β-环糊精的改性方法，其在制备过程中通过以去离子水为反应介质、以柠檬酸为交联剂，有效避免了反应过程中有毒有害化学剂的使用，绿色环保。基于该改性方法所得的β-环糊精基聚合物的溶解性得到了有效降低，但吸附能力得到了有效提高。
21.2、本发明进一步基于所提供的β-环糊精基聚合物通过接枝阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵，制备得到了β-环糊精基两性吸附剂，且所得β-环糊精基两性吸附剂可有效提高对阴离子染料(甲基橙mo)、阳离子染料(亚甲基蓝mb)的协同吸附能力。
附图说明
22.图1为本发明实施例提供的pva-ca-βcd-g-pdmdaac结构图；
23.图2为本发明实施例提供的(a)pva-ca-βcd、(b)pva-ca-βcd-g-pdmdaac的放大4000倍后的扫描电镜图；
24.图3为本发明实施例提供的pva-ca-βcd和pva-ca-βcd-g-pdmdaac的ft-ir；
25.图4为本发明实施例提供的初始溶液ph对pva-ca-βcd和pva-ca-βcd-g-pdmdaac的zeta电位的影响；
26.图5为本发明实施例提供的pva-ca-βcd和β-cd的溶解和沉淀性能对比图；
27.图6为本发明实施例提供的pva-ca-βcd-g-pdmdaac与pva-ca-βcd对mo的吸附量对比图；
28.图7为本发明实施例提供的pva-ca-βcd-g-pdmdaac对mo、mb和bps的协同吸附效果图。
具体实施方式
29.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.实施例1β-环糊精基聚合物的制备
31.向反应器中加入5.0gβ-环糊精、1g聚乙烯醇、5g柠檬酸、0.5g磷酸二氢钠和50ml去离子水，于80℃水浴中混合并搅拌溶解；
32.将上述混合液于140℃下热交联4h，然后于室温下冷却，得到缩聚产物；
33.将所得缩聚物产物研磨并用去离子水浸泡，抽滤、水冲洗至中性，待除去未反应的
pdmdaac对mo的吸附量为74mg/g，pva-ca-βcd-g-pdmdaac对mo的吸附量较pva-ca-βcd有明显提高。
45.由此可见，基于本技术所制备得到的β-环糊精基聚合物与现有技术中的β-环糊精基聚合物在溶解性和吸附能力方面均得到了提高。
46.实施例4应用实例
47.实验方法:
48.以染料中含有的甲基橙(mo)、亚甲基蓝(mb)和双酚s(bps)为模拟污染物，研究pva-ca-βcd-g-pdmdaac对染料废水的吸附性能。
49.研究通过将100mg吸附剂与50ml浓度范围为100mg/l的mo、mb和80mg/lbps进行吸附实验。每个吸附实验重复三次，实验结果均以三份实验的算术平均值表示。吸附实验均是在150rpm的振动速度下、100ml锥形瓶中进行。达到吸附平衡后，将溶液通过带有0.45μm滤膜的注射器过滤，并使用uv-vis分光光度计分别在465nm和665nm处测定mo和mb。使用配备c18色谱柱的高效液相色谱测定bps的浓度。
50.实验结果如图7所示，pva-ca-βcd-g-pdmdaac对mo的吸附量为74mg/g，对mb的吸附量为99mg/g，对bps的吸附量为29mg/g。表明β-环糊精基两性吸附剂对染料废水中存在的阳离子染料、阴离子染料和内分泌干扰物具有良好的吸附效果。
51.印染废水成分复杂，同时包含阴、阳离子和内分泌干扰物。因此对于增强污染物的协同吸附十分重要。现有技术中研究的多是将其负载到矿物(沸石和蛭石)、生物炭、壳聚糖和纤维素等单一电性的载体，但这类载体不具备协同吸附性能，而本技术则有所不同，本技术通过在β-环糊精基聚合物表面上接枝阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵制备得到的β-环糊精基两性吸附剂则可有效提高对阴离子染料mo、阳离子染料mb和内分泌干扰物bps的协同吸附能力。