一种改性球形纳米三氧化二铝的制备方法及其应用与流程

本发明涉及三氧化二铝，具体为一种改性球形纳米三氧化二铝的制备方法及其应用。

背景技术：

1、纳米三氧化二铝是一种常见的无机氧化物，廉价易得，制备方法简单，在阻燃剂、吸附材料、陶瓷复合材料、高分子复合材料方面有广泛的应用。但是纳米三氧化二铝容易团聚，吸附性能不佳，不利于其在吸附材料等方面的实际应用。因此需要对纳米三氧化二铝表面改性，改善其分散性能和吸附性能。专利cn107081132b公开了一种胺基功能化γ-三氧化二铝薄膜的制备方法，采用有机胺溶液浸渍γ-al2o3薄膜，制得胺基功能化γ-al2o3薄膜，对cr、cd、cu等金属离子表现出优异的选择性吸附能力。但是该胺基功能化γ-al2o3薄膜对酚类、染料等污染物没有表现出很好的吸附性能。

2、工业污水、医疗废水、印染废水等含有大量的有机污染物，如酚类、亚甲基蓝等染料类、乙二醇等有机溶剂类，毒性很强，对水体环境和人们健康安全有很大危害。因此对含酚、染料等废水的处理迫在眉睫。本发明旨在制备聚合物改性的球形纳米三氧化二铝，提高其对酚类、染料等污染物的吸附性能。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：提供了一种应用于水污染治理的改性球形纳米三氧化二铝。

2、技术方案是：一种改性球形纳米三氧化二铝的制备方法：

3、（1）、向反应瓶中加入乙醇、球形纳米三氧化二铝、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，置于超声仪中超声分散30-60min，然后将溶液在加热箱中，100-130℃中热处理2-6h，乙醇洗涤，干燥，最后在电阻炉中，500-550℃煅烧20-30min，得到乙烯基球形纳米三氧化二铝。

4、（2）、向反应瓶中加入蒸馏水、乙烯基球形纳米三氧化二铝，超声分散，然后加入丙烯酸缩水甘油基羟丙磺酸基酪氨酸、引发剂，65-75℃中反应进行6-18h，抽滤，水洗并干燥，得到改性球形纳米三氧化二铝。

5、进一步的，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量是球形纳米三氧化二铝质量的1-4%。

6、进一步的，丙烯酸缩水甘油基羟丙磺酸基酪氨酸、引发剂的质量分别是乙烯基球形纳米三氧化二铝质量的200-800%、1.2-5%。

7、进一步的，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的任一种。

8、进一步的，球形纳米三氧化二铝的制备方法为：向反应瓶中加入盐酸溶液、滴加含有三氯化铝的水溶液，然后置于超声仪中，在20-25khz的频率下超声处理，同时滴加氨水溶液，调节溶液ph至8-9，反应10-15min，反应后离心分离，水和乙醇洗涤、干燥，得到球形纳米三氧化二铝。

9、进一步的，丙烯酸缩水甘油基羟丙磺酸基酪氨酸的制备方法为：

10、（1）向反应瓶中加入四氢呋喃、甲基丙烯酸缩水甘油酯、d,l-酪氨酸，30-50℃中反应4-8h，浓缩溶液，产物用乙酸乙酯重结晶，得到甲基丙烯酸缩水甘油基酪氨酸。

11、（2）向反应瓶中加入乙腈、甲基丙烯酸缩水甘油基酪氨酸、3-氯-2-羟丙基磺酸钠和碳酸钾，70-80℃中反应12-24h，反应后浓缩溶液，加入到蒸馏水中，滴加盐酸溶液析出沉淀物，过滤溶液，水、丙酮洗涤，干燥，得到丙烯酸缩水甘油基羟丙磺酸基酪氨酸。

12、进一步的，（2）中d,l-酪氨酸的质量是甲基丙烯酸缩水甘油酯质量的70-75%。

13、进一步的，（2）中3-氯-2-羟丙基磺酸钠和碳酸钾的质量分别是甲基丙烯酸缩水甘油基酪氨酸质量的65-78%、90-120%。

14、进一步的，（2）中滴加盐酸溶液调节ph至4-5。

15、进一步的，改性球形纳米三氧化二铝在水污染治理中的应用。

16、本发明的技术效果：本发明通过超声辅助水热法，制备了粒径均匀、高比表面积的球形纳米三氧化二铝。进一步利用丙烯酸缩水甘油基羟丙磺酸基酪氨酸在乙烯基乙烯基球形纳米三氧化二铝表面发生接枝聚合反应，在纳米三氧化二铝表面接枝了磺酸、羧基和羟基的亲水性聚合物分子链，显著提高了改性球形纳米三氧化二铝在水中的分散性，有利于提高其吸附性能。

17、本发明的球形纳米三氧化二铝接枝的聚合物分子链含有酚羟基，可以与苯酚发生π-π键相互作用，同时含有的羟基、羧基、磺酸基团可以与苯酚发生氢键相互作用，显著提高了改性球形纳米三氧化二铝对苯酚的吸附性能和去除率。

18、本发明在纳米三氧化二铝表面接枝了磺酸、羧基和羟基的亲水性聚合物分子链，显著提高了改性球形纳米三氧化二铝在水中的分散性，有利于提高其吸附性能。其羟基、羧基、磺酸基团可以电离形成阴离子，可以与亚甲基蓝等阳离子染料形成静电相互作用，从而显著提高了改性球形纳米三氧化二铝对亚甲基蓝的吸附性能和去除率。拓展了三氧化二铝在含酚废水、印染废水等水污染治理中的实际应用。

技术特征：

1.一种改性球形纳米三氧化二铝的制备方法，其特征在于，所述制备方法为如下步骤：

2.根据权利要求1所述的改性球形纳米三氧化二铝的制备方法，其特征在于，所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量是球形纳米三氧化二铝质量的1-4%。

3.根据权利要求1所述的改性球形纳米三氧化二铝的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸缩水甘油基羟丙磺酸基酪氨酸、引发剂的质量分别是乙烯基球形纳米三氧化二铝质量的200-800%、1.2-5%。

4.根据权利要求1所述的改性球形纳米三氧化二铝的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的任一种。

5.根据权利要求1所述的改性球形纳米三氧化二铝的制备方法，其特征在于，所述球形纳米三氧化二铝的制备方法为：向反应瓶中加入盐酸溶液、滴加含有三氯化铝的水溶液，然后置于超声仪中，在20-25khz的频率下超声处理，同时滴加氨水溶液，调节溶液ph至8-9，反应10-15min，反应后离心分离，洗涤、干燥，得到球形纳米三氧化二铝。

6.根据权利要求1所述的改性球形纳米三氧化二铝的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸缩水甘油基羟丙磺酸基酪氨酸的制备方法为：

7.根据权利要求6所述的改性球形纳米三氧化二铝的制备方法，其特征在于，所述（2）中d,l-酪氨酸的质量是甲基丙烯酸缩水甘油酯质量的70-75%。

8.根据权利要求6所述的改性球形纳米三氧化二铝的制备方法，其特征在于，所述（2）中3-氯-2-羟丙基磺酸钠和碳酸钾的质量分别是甲基丙烯酸缩水甘油基酪氨酸质量的65-78%、90-120%。

9.根据权利要求6所述的改性球形纳米三氧化二铝的制备方法，其特征在于，所述（2）中滴加盐酸溶液调节ph至4-5。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备方法得到的改性球形纳米三氧化二铝在水污染治理中的应用。

技术总结本发明涉及三氧化二铝技术领域，且公开了一种改性球形纳米三氧化二铝的制备方法及其应用，本发明利用丙烯酸缩水甘油基羟丙磺酸基酪氨酸在乙烯基乙烯基球形纳米三氧化二铝表面发生接枝聚合反应，在纳米三氧化二铝表面接枝了磺酸、羧基和羟基的亲水性聚合物分子链，显著提高了改性球形纳米三氧化二铝在水中的分散性，有利于提高其吸附性能。球形纳米三氧化二铝接枝的聚合物分子链含有酚羟基，可以与苯酚发生π‑π键相互作用，同时含有的羟基、羧基、磺酸基团可以与苯酚发生氢键相互作用，提高了对苯酚、亚甲基蓝的吸附性能和去除率。拓展了三氧化二铝在含酚废水、印染废水等水污染治理中的实际应用。技术研发人员：孙运祥,潘长军,卫明松,李长山受保护的技术使用者：山东金微纳米科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18