含聚多巴胺的离子螯合剂的制备方法及所得产品

技术领域

本发明涉及一种含聚多巴胺的离子螯合剂的制备方法及所得产品，还涉及该含聚多巴胺的离子螯合剂在去除污水中的重金属离子的应用。

背景技术

重金属废水主要来源于矿石加工、建材加工、电镀、机械制造、金属和钢材冶炼和一些化工生产等行业,一般含有铜、铅、镍、汞等，去除重金属显得尤为重要。

目前，世界各国重金属废水处理方法主要有三类：第一类是废水中重金属离子通过发生化学反应除去，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等。化学法是目前应用较广、技术成熟的水处理方法，但它适用于高浓度重金属废水的处理，且易产生大量污泥。第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法。第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属。

对于现阶段磁性重金属捕获剂来说，主要是通过硅烷偶联剂对Fe

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种含聚多巴胺的离子螯合剂的制备方法，该方法合成工艺简单、不会产生大量废水，重现性好，符合绿色环保的工艺要求。

本发明具体技术方案如下：

一种含聚多巴胺的离子螯合剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）在四氧化三铁微球表面修饰抗坏血酸（AA），得到Fe3O4@AA微球；

（2）用多巴胺（DA）对Fe3O4@AA微球进行表面改性，得到Fe3O4@AAPDA微球；

（3）将Fe3O4@AAPDA微球分散到氢氧化钠水溶液中，滴加二硫化碳进行反应，反应后分离微球，得到含聚多巴胺的离子螯合剂。该含聚多巴胺的离子螯合剂的合成反应的方程式如下所示：

进一步的，本发明以四氧化三铁微球为基材，四氧化三铁微球具有磁性，在后续使用过程中便于回收，操作便捷。所用四氧化三铁微球的粒径为10 nm-50 um。优选的，四氧化三铁微球的粒径为10-100nm，在此范围内，微球具有较好的比表面积，便于修饰，吸附性能好。

进一步的，步骤（1）中，四氧化三铁微球和抗坏血酸的质量比为1：(0.5～1)。

进一步的，步骤（1）中，将四氧化三铁微球和抗坏血酸在溶剂中进行回流反应，将稳定剂抗坏血酸修饰到四氧化三铁微球表面，得到Fe

进一步的，步骤（2）中，Fe

进一步的，步骤（2）中，将Fe

进一步的，步骤（3）中，Fe

进一步的，步骤（3）中，在室温下滴加二硫化碳，滴完后保持该温度继续反应2-5h。反应所用的NaOH溶液的浓度为1-5 mol/L。

本发明还提供了按此方法制得的含聚多巴胺的离子螯合剂，该离子螯合剂具有磁性，对多种重金属离子有很好的吸附效果，稳定性好，吸附容量大，吸附操作简单，便于回收。其结构式如下所示：

本发明含聚多巴胺的离子螯合剂是一种新型的磁性捕集重金属材料，以具有磁性的四氧化三铁作为基材，便于吸附分离操作，用抗坏血酸来稳定Fe

本发明还提供了该含聚多巴胺的离子螯合剂在吸附重金属离子中的应用，所述重金属离子可以为Cu

进一步的，本发明还提供了一种废水中重金属的处理方法，该处理方法为：用上述含聚多巴胺的离子螯合剂作为重金属吸附剂吸附废水中的重金属离子。所述重金属离子包括Cu

进一步的，上述处理方法中，所述废水为含有重金属离子的废水，主要为工业废水。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明含聚多巴胺的离子螯合剂由四氧化三铁、抗坏血酸、多巴胺、氢氧化钠和二硫化碳反应得到，原料易得，合成工艺简单，操作简易，合成过程不会产生大量废水，环保性更高，在实际应用中可实施性高。

2、本发明含聚多巴胺的离子螯合剂以磁性四氧化三铁为基材，先在磁性微球表面修饰稳定剂抗坏血酸和聚多巴胺，然后再引入具有强吸附螯合性能的二硫代氨基甲酸钠，通过二硫代氨基甲酸钠与重金属离子配位螯合，从而实现对废水中重金属离子的去除。该含聚多巴胺的离子螯合剂吸附效能高，可以实现大部分重金属离子的吸附去除，吸附重离子后分离操作简单易行，是一种吸附操作便捷的高性能吸附材料。

3、本发明含聚多巴胺的离子螯合剂兼备磁性和强吸附作用螯合位点，耐酸/碱性好，能够方便的进行操作和在较短的时间内对重金属离子Cu

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步说明本发明，但本发明并不限于此，具体保护范围见权利要求。

实施例1

1、将1g粒径500 nm的四氧化三铁微球分散在100 mL去离子水中，加入0.5 g抗坏血酸，加热回流3 h。反应结束后用强磁铁对产物进行分离，用20 mL去离子水洗涤三次，真空干燥得到抗坏血酸修饰的Fe

2、将1g上述制备的Fe

3、将1g Fe

实施例2

1、将2 g粒径100 nm的四氧化三铁微球均匀分散在150 mL去离子水中，加入1.5 g抗坏血酸，加热回流5 h。反应结束后用强磁铁对产物进行分离，用20 mL去离子水洗涤三次，真空干燥得到抗坏血酸修饰的Fe

2、将1 g上述制备的Fe

3、将1g Fe

实施例3

1、将1g粒径50 nm的四氧化三铁微球分散在100 mL去离子水中，加入1 g抗坏血酸，加热回流4 h。反应结束后用强磁铁对产物进行分离，用20 mL去离子水洗涤三次，真空干燥得到抗坏血酸修饰的Fe

2、将1g上述制备的Fe

3、将1g Fe

实施例4

1、将2 g粒径10 nm的四氧化三铁微球均匀分散在100 mL去离子水中，加入1 g抗坏血酸，加热回流5 h。反应结束后用强磁铁对产物进行分离，用20 mL去离子水洗涤三次，真空干燥得到抗坏血酸修饰的Fe

2、将1 g上述制备的Fe

3、将1 g Fe

实施例5

1、将2 g粒径50 um的四氧化三铁微球均匀分散在80 mL去离子水中，加入1 g抗坏血酸，加热回流5 h。反应结束后用强磁铁对产物进行分离，用20 mL去离子水洗涤三次，真空干燥得到抗坏血酸修饰的Fe

2、将1 g上述制备的Fe

3、将1 g Fe

应用例

对上述实施例制得的含聚多巴胺的离子螯合剂对重金属的吸附性能进行测试，方法如下：

准确称量一定量的上述实施例制备的离子螯合剂（m），加入到一定体积（V）、一定浓度（C

含聚多巴胺的离子螯合剂对贵金属离子的吸附容量Q

Q

其中，C

各重金属离子螯合剂对各重金属离子的吸附容量如下表1所示：