本发明专利技术涉及一种通过悬浮聚合制备磁性多孔吸附剂的方法，属于环境功能材料制备技术领域。特指以苯乙烯，二乙烯基苯为功能单体，以偶氮二异丁腈为引发剂，以甲苯和环己醇为致孔剂，采用悬浮聚合法制备获得多孔吸附剂，并利用磺酸化方法在其表面修饰生成磁性材料，最终制备获得磁性多孔吸附剂。获得的吸附剂具有多孔的结构，有利于吸附污染物，而且磁性有利于快速分离。吸附剂应用于在水环境中选择性吸附苯酚类污染物。静态吸附实验用来研究吸附剂的吸附平衡，动力学和热力学性能。结果表明利用本发明专利技术获得的磁性多孔吸附剂具有较好的吸附能力，较快的吸附动力学性质。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境功能材料制备
，涉及一种通过悬浮聚合法制备磁性多孔吸附剂的方法，并选择性吸附分离水环境中氯酚类污染物。
技术介绍
氯酚，如2，4-二氯苯酚(2，4-DCP)，2，4，6-三氯苯酚(2，4，6-TCP)是化学工业中的多用途的原材料，并被广泛应用于各种工业生产，如石油，化工，石油化工，煤炭气化和碳化，制药，木材，塑料，纸张，纤维，橡胶，摄影，染料，消毒和农药工业。然而由于氯酚具有较高的毒性，并对各种不同生物过程均有伤害，环境保护组织(EPA)已经把氯酚及其衍生物列为有毒污染物。氯酚在饮用水中具有难闻的气味，甚至水中极少量的氯酚都会对于水生物及人类健康造成严重的伤害。氯酚能够侵害人类的神经中枢，引起不同程度的疼痛，呕吐和其他不良症状。大多数的酚类污染物被认为是人类的致癌物。因此，从水溶液中有效地去除氯酚是环境保护领域的一个重要课题。各种各样的方法和技术能够用来除去水溶液中的氯酚，吸附是一种既经济又行之有效的方法。最近，多孔聚合吸附剂材料被制备生产，这些材料普遍具有密度低，高孔率，易功能化的特性，并被广泛的应用于除去水溶液中的氯酚。在制备多孔聚合物材料的方法中，悬浮聚合被证明是最简单和有效的方法。悬浮聚合是溶有引发剂的单体以液滴状悬浮于水中进行自由基聚合的方法。悬浮聚合不仅操作简单的优点，并且获得的产物纯度也非常高。除此之外，通过悬浮聚合制备的多孔聚合物微球，作为一种具有特殊表面形态的功能化高聚物材料，具有较大的比表面积及良好的吸附性能等显著的优点。为了更好地解决从分散溶液中回收吸附剂的困难，人们将注意力集中到磁性纳米材料和传统吸附剂相结合的方向。一系列的由磁性颗粒和无机材料组成的吸附剂被制备并研究，例如，Y -Fe2O3和铈原子组成的磁性纳米材料，Fe2O3纳米颗粒被应用于多层碳纳米管并合成磁性吸附材料。这种吸附剂借助聚合物层去绑定污染物，而利用聚合物内部的磁性粒子实现高效的磁响应。磁性粒子显示了在分离过程中的优越性能，这种吸附剂非常易于分离，不再需要额外的离心或是过滤。通过悬浮聚合制备的磁性多孔聚合物微球不仅具有较高的比表面积，卓越的吸附性能，而且可以在外界磁场的作用下实现简单的分离。通过悬浮聚合制备的磁性多孔吸附剂在水污染处理领域发挥重要的作用。
技术实现思路
本专利技术的技术方案指以悬浮聚合方法制备生成苯乙烯-二乙烯基苯(St-DVB)多孔吸附剂，并利用磺酸化方法在其表面修饰生成磁性材料，最终制备获得磁性多孔吸附剂，并应用于在水环境中选择性吸附苯酚类污染物。技术方案利用悬浮聚合制备磁性多孔吸附剂的方法，按以下步骤进行: (I)多孔苯乙基-二乙烯基苯(St-DVB)吸附剂的合成: 将苯乙烯(St)，二乙烯基苯(DVB)，偶氮二异丁腈(AIBN)和环己醇溶于甲苯溶液形成有机相，氯化钠(NaCl)和羟乙基纤维素(HEC)溶于去离子水中形成水相。其中控制St:DVB =AIBN:环己醇:甲苯=NaCl 的摩尔质量比为(43-46):(52-55):(1.2-1.6):(60-63):(39-41): (25-27)，控制HEC与去离子水的比例为0.9-1.1:70-75 (g/mL)。在经过充分搅拌后，两相在超声的条件下混合15-30 min形成乳液。将该乳液转移到装有冷凝器和氮气装置的250 ml的三口烧瓶中，在氮气的保护下搅拌1-2 h，之后温度从室温升高到70 °C。反应在800 rpm/min的高速搅拌条件下持续反应24 h。最终，获得多孔St-DVB微球，通过高速离心进行分离。(2)利用浓硫酸对多孔St-DVB纳米粒子进行表面修饰: 将步骤(1)中制备所得的多孔St-DVB微球与浓H2SO4在50 ml烧瓶中混合，控制多孔St-DVB微球与浓H2SO4的质量比为2:25，在50 °C下以600 rmp/min的速度搅拌5-6 h，制得黄色的粘稠状液体，用丙酮沉淀和洗涤，得到磺化聚苯乙烯微球。(3)在250 ml的三口烧瓶中，加入步骤(2)中所得的磺化聚苯乙烯微球，Imol/L的FeCl2.4H20溶液，其中磺化聚苯乙烯微球与FeCl2.4H20溶液的比例为1.5:(65-80)g/ml，室温搅拌24 h，使其进行充分的离子交换。(4)将步骤(3)中所得产物用砂芯漏斗过漏，去离子水洗涤数次后，将产物转移至250 ml的三口烧瓶中，加入去离子水和3.75 mol/L的NaOH溶液，其中步骤(3)所得产物、去离子水与 NaOH 溶液的比例为 3: (40-50): (40-50) g/ml/ml,加热至 60 °C, 200 rpm/min的搅拌速度下，在15-30 min内逐滴加入30wt%的过氧化氢(H2O2)溶液，控制NaOH溶液与过氧化氢溶液的体积比为(40-5·0):20，接着，反应物再继续搅拌1.5 h，用去离子水洗涤至中性，再分散于无水乙醇中，用砂芯漏斗过漏后在60 °C真空中干燥。上述的技术方案中所采用的聚合方法为悬浮聚合。上述的技术方案中所述的苯乙烯和二乙烯基苯，其作用为功能单体。上述的技术方案中所述的偶氮二异丁腈，其作用为引发剂。上述的技术方案中所述的甲苯和环己醇，其作用为致孔剂。上述的技术方案中所述的羟乙基纤维素，其作用为表面活性剂。上述的技术方案中所述的浓硫酸，其作用为表面修饰剂。上述的技术方案中所述的过氧化氢，其作有为氧化剂。本专利技术的技术优点:该产品是磁性多孔的吸附材料，其中多孔结构增大了比表面积，能有效增加吸附容量；壳层中的无机粒子层使吸附材料机械强度高，识别位点不易被破坏；通过磺酸化方法修饰到吸附剂表面的磁性材料具有较好的磁响应性能，能实现快速分离；同时吸附剂具有良好的磁和热稳定性，具有显著的吸附性能。【附图说明】图1为实施例1中磁性多孔St-DVB吸附剂的光学显微镜照片。从a中可以看出，实施例1获得的微球的平均直径为7微米，从b中可以看出，微球表面呈现出很多的孔穴，C和d中显示的是经过吸附及洗脱后的微球，该微球仍然保持着规则的球形形状，表面仍然有很多的孔穴，e图显示的是微球表面物质的能谱，从中可以看出磁性物质的存在。图2为实施例1中磁性多孔St-DVB吸附剂的磁滞回线。从图中可以看出，实施例1获得的磁性多孔St-DVB吸附剂是超顺磁的，实施例1中获得的磁性多孔St-DVB吸附剂的磁饱和强度为40 emu/g。【具体实施方式】上述技术方案中所述的吸附性能分析测试方法具体为: (I)静态吸附试验 将10 ml不同浓度的2，4-DCP和2，4，6-TCP溶液加入到比色管中，分别加入IOmg磁性多孔St-DVB吸附剂，放在不同温度的恒温水浴中静置不同的时间，考察测试溶液中2，4-DCP和2，4，6-TCP的初始浓度，反应温度和静置时间对吸附剂吸附性能的影响；饱和吸附后，吸附剂用Nd-Fe-B永久磁铁收集，未吸附的2，4-DCP和2，4，6-TCP的浓度用紫外光谱分析，并根据结果计算出吸附容量(仏，mg/g):本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通过悬浮聚合制备磁性多孔吸附剂的方法，按照下述步骤进行：以悬浮聚合方法制备生成苯乙烯?二乙烯基苯多孔纳米粒子，并利用磺酸化方法在其表面修饰生成磁性材料，最终制备获得磁性多孔吸附剂。
【技术特征摘要】
1.一种通过悬浮聚合制备磁性多孔吸附剂的方法，按照下述步骤进行:以悬浮聚合方法制备生成苯乙烯-二乙烯基苯多孔纳米粒子，并利用磺酸化方法在其表面修饰生成磁性材料，最终制备获得磁性多孔吸附剂。2.根据权利要求1所述的一种通过悬浮聚合制备磁性多孔吸附剂的方法，其特征在于，所述的合成苯乙烯-二乙烯基苯(St-DVB)磁性多孔吸附剂的制备步骤如下: Cl)多孔苯乙基-二乙烯基苯(St-DVB)吸附剂的合成: 将苯乙烯(St)，二乙烯基苯(DVB)，偶氮二异丁腈(AIBN)和环己醇溶于甲苯溶液形成有机相，氯化钠(NaCl)和羟乙基纤维素(HEC)溶于去离子水中形成水相；在经过充分搅拌后，两相在超声的条件下混合15-30 min形成乳液；将该乳液转移到装有冷凝器和氮气装置的250 ml的三口烧瓶中，在氮气的保护下搅拌1-2 h，之后温度从室温升高到70 V ;反应在800 rpm/min的高速搅拌条件下持续反应24 h ;最终，获得多孔St-DVB微球，通过高速离心进行分离； (2)利用浓硫酸对多孔St-DVB纳米粒子进行表面修饰: 将步骤(1)中制备所得的多孔St-DVB微球与浓H2SO4在50 ml烧瓶中混合，在50 °〇下以600 rmp/min的速度搅拌5-6 h，制得黄色的粘稠状液体，用丙酮沉淀和洗涤，得到磺化聚苯乙烯微球； (3)在250ml的三口烧瓶中，加入步骤(2)中所得的磺化聚苯乙烯微球，I mo I/L的FeCl2.4H20溶液，室温搅拌24 h，使其进行充分的离子...
【专利技术属性】
技术研发人员：于萍，闫永胜，孙启隆，段会杰，潘建明，孟敏佳，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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