包含纳米颗粒的聚合杂化物颗粒和用途制造技术

包含聚合物如聚苯乙烯或甲基化的聚苯乙烯与环状胺和它们的卤化的形式和以及纳米颗粒(NP)的聚合杂化物颗粒或组合物。还公开了它们的制备方法和出于净化或修复的目的作为纳米吸附剂或杀生物剂或杀生物剂和吸附剂的双重功能的组合用于流体体系的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含纳米颗粒的聚合杂化物颗粒和用途相关申请的交叉引用本申请要求于2014年10月14日提交的美国临时申请第62/063862号；于2014年10月21日提交的美国临时申请第62/066759号；于2014年10月23日提交的美国临时申请第62/067876号；和于2015年2月24日提交的美国临时申请第62/120209号的权益，它们的公开在此通过引用明确并入本文用于所有目的。专利
本专利技术的实施方案涉及包含聚合物如聚苯乙烯乙内酰脲或甲基化的聚苯乙烯或它们的卤化形式和其它环状胺和N-卤胺聚合物以及纳米颗粒(NP)的聚合物杂化物颗粒或组合物；和出于净化或修复的目的作为纳米吸附剂或杀生物剂或杀生物剂与吸附剂的组合用于流体体系(如水)的用途。
技术介绍
安全和清洁的饮用水是人类发展、健康和幸福的基本需要。随着水质量由于工业化、文化、家庭和农业活动、人口几何增长和其它地质和环境改变连续劣化，已报道了数千种有机、无机和生物污染物作为水污染物。与水污染相关的担忧变得越发严重并且急需处理。人类越来越多地消耗受污染的水也产生了越来越多的健康相关的公众关注。因此，对改进修复由工业、农业或家庭活动产生的废水或受污染的水以使水污染最小化的技术需求在美国和国外继续显著增长。另一迫切需求还在于饮用水净化技术的急剧增长，以从饮用水源去除污染物而提供更安全和更清洁的饮用水。一般而言，水中的污染物可以被分类为化学污染物和生物污染物。随着水通过污染劣化，与水中的化学污染物相关的潜在的健康和安全问题变成重大关切。化学污染物的一些实例包括无机阴离子(氟离子、砷、硝酸根、铬酸根、硒酸根、亚硒酸根等)；金属；重金属(铅、汞、镉、锌、铜、铬等)；合成或天然有机物质(腐殖酸、鞣酸、鞣质、黄腐酸)；残留卤素(残留氯、残留氯胺或残留溴)。公知的是，大多数重金属对人类是有毒的并且应当从饮用水中去除，并且残留氯还与饮用水的味道和气味有关。一些污染物是具有高毒性和致癌性的声名狼藉的水污染物，如铅、汞、砷、镉、铬、硒，并且一些水阴离子也展示出有害的效果或水味道改变，如氟离子、硝酸根、磷酸根、硫酸根、氯离子和草酸根。几十年来，开发了各种方法并将其用于水净化和/或修复，以减少上述化学污染物。吸附由于其易于操作，去除可溶和不溶性有机、无机和生物污染物的高效率以及各种吸附剂的可得性而被认为是合适的水处理方法之一。授予SenGupta等人的美国专利第7,291,578号公开了将聚合阴离子交换剂用作主体材料，其中将水合的Fe(III)氧化物(HFO)不可逆地分散在交换剂珠内。因为阴离子交换剂具有带正电的季铵官能团，所以阴离子型配体如砷酸根、铬酸根、草酸根、磷酸根、邻苯二甲酸根可以渗入凝胶相和从中渗出并且不经历Donnan排除作用。因此，负载阴离子交换剂的HFO微颗粒显示出与阳离子交换剂载体相比明显更大的去除砷和其它配体的能力。通过最初负载具有氧化性阴离子如MnO4-或OCl-的阴离子交换树脂，然后使硫酸亚铁溶液穿过所述树脂而进行HFO颗粒的负载。授予Gottlieb等人的美国专利第7,504,036号公开了将金属络合物浸渍到阴离子交换材料中以提供具有在所述材料内部的金属的改进的阴离子交换材料，使得改性的材料可以例如从加工溶液、流出物和水溶液中有效地和高效地去除或回收各种金属，包括含金属的络合物、化合物和污染物，如砷。还描述了改进的阴离子交换材料的用途以及制备改性的阴离子交换材料的方法和从来源去除和回收至少一种金属或污染物的方法。授予Klipper等人的美国专利第7,708,892号公开了无机盐用于增加含氧阴离子和/或其硫类似物优选从水或水溶液吸附至金属掺杂的离子交换剂，优选吸附至含氧化铁/铁羟基氧化物的离子交换剂，以及通过使用无机盐调节具有对含氧阴离子和/或其硫类似物的增加的吸附行为的这些金属掺杂的离子交换剂的用途，但具有酸性和碱性基团二者作为官能团的两性离子交换剂除外。美国专利申请第11/854959号公开了在聚合物结构内部形成纳米复合物的方法，包括将具有从其中的侧链(penant)可离子交换的基团的可润湿聚合物暴露至包含金属离子的可溶性盐的水溶液，所述金属离子通过离子交换替代聚合物上的侧基。在离子交换之后，将聚合物重复暴露至氧化性和/或还原性试剂以形成捕获在聚合物结构内部的金属氧化物、金属颗粒、金属合金或其组合和混合物。WO2004/110623公开了用于生产携带羧基和包含氧化铁/铁羟基氧化物的离子交换剂的方法，所述方法的特征在于，a)使在含水悬浮液中的包含羧基的珠型离子交换剂接触铁(III)盐或使在含水悬浮液中的氨基甲基化的交联的聚苯乙烯珠型聚合物接触铁(III)盐和氯乙酸，和b)通过添加碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物将在步骤a)中获得的悬浮液的pH值调节至介于3和14之间，和根据已知的方法分离所获得的包含氧化铁/铁羟基氧化物的离子交换剂。本专利技术的实施方案还涉及这样的离子交换剂和涉及其用于吸附重金属，特别是砷的用途。通过引用以其整体并入本文中的授予Worley等人的美国专利第6,548,054号公开了杀生物的卤化的聚苯乙烯乙内酰脲颗粒。交联的和多孔的卤化的聚苯乙烯乙内酰脲珠(也被称为HaloPureTM，已由HaloSource,Inc.商业化，作为接触性杀生物剂)可以广泛地应用至水消毒，如使用点和进入点。专利技术简述提供该简述从而以在下文于专利技术详述中进一步描述的简化形式引入概念的选择。该简述并不意在确定所要求保护的主题的关键特征，也不意在用作确定所要求保护的主题的范围。本专利技术的实施方案涉及聚合杂化物颗粒或组合物，其包括聚合物如聚苯乙烯乙内酰脲或甲基化的聚苯乙烯或它们的卤化形式或其它环状胺和N-卤胺聚合物和纳米颗粒(NP)。还公开了它们的制备方法和出于净化或修复的目的作为纳米吸附剂或杀生物剂或杀生物剂和吸附剂的双重功能的组合在流体体系中的用途。具体而言，本专利技术的实施方案提供了组合物及其作为纳米吸附剂或杀生物剂或杀生物和化学污染物减少的组合用于水净化或修复的用途。在一些实施方案中，组合物包括聚苯乙烯聚合物和一种或多种连接至聚苯乙烯聚合物的纳米颗粒，所述聚苯乙烯聚合物包括一个或多个前体N-卤胺基团或一个或多个N-卤胺基团，其中每个基团连接至聚苯乙烯聚合物的苯基或苄基基团。在一些实施方案中，前体N-卤胺基团或N-卤胺基团为咪唑烷酮基团、唑烷酮基团、异氰尿酸酯基团、乙内酰脲基团或3-羟烷基乙内酰脲基团。在一些实施方案中，聚苯乙烯聚合物包括前体N-卤胺基团和N-卤胺基团二者，其中前体N-卤胺基团占主要部分。在一些实施方案中，聚苯乙烯聚合物包括前体N-卤胺基团和N-卤胺基团二者，其中N-卤胺基团占主要部分。在一些实施方案中，聚苯乙烯聚合物是交联的。在一些实施方案中，聚苯乙烯聚合物包括孔。在一些实施方案中，纳米颗粒选自铁氧化物、铁羟基氧化物、水合铁氧化物、钛氧化物、氧化铝、氧化锆、氧化铈、锰氧化物、锌氧化物、磁性铁氧化物或其任意组合。在一些实施方案中，组合物具有包括由下式表示的单元的聚苯乙烯。其中，R1为氢或甲基；R2为C1-C8烷基或苯基；X和X'独立地为氯、溴或氢；和NP为纳米颗粒。在一些实施方案中，X和X'的至少一个为氯或溴。在一些实施方案中，X和X'为氢。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
组合物，其包括：包含一个或多个前体N‑卤胺基团或一个或多个N‑卤胺基团的聚苯乙烯聚合物，其中每个基团连接至所述聚苯乙烯聚合物的苯基或苄基；和一种或多种连接至所述聚苯乙烯聚合物的纳米颗粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.14 US 62/063,862;2014.10.21 US 62/066,759;1.组合物，其包括：包含一个或多个前体N-卤胺基团或一个或多个N-卤胺基团的聚苯乙烯聚合物，其中每个基团连接至所述聚苯乙烯聚合物的苯基或苄基；和一种或多种连接至所述聚苯乙烯聚合物的纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述前体N-卤胺基团或N-卤胺基团为咪唑烷酮基团、唑烷酮基团、异氰尿酸酯基团、乙内酰脲基团或3-羟烷基乙内酰脲基团。3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚苯乙烯聚合物包含前体N-卤胺基团和N-卤胺基团二者，其中前体N-卤胺基团占主要部分。4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚苯乙烯聚合物包含前体N-卤胺基团和N-卤胺基团二者，其中N-卤胺基团占主要部分。5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚苯乙烯聚合物是交联的。6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚苯乙烯聚合物包含孔。7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述纳米颗粒选自铁氧化物、铁羟基氧化物、水合铁氧化物、钛氧化物、氧化铝、氧化锆、氧化铈、锰氧化物、锌氧化物、磁性铁氧化物或其任意组合。8.根据权利要求1所述的组合物，包括下式其中，R1为氢或甲基；R2为C1-C8烷基或苯基；X和X'独立地为氯、溴或氢；和NP为纳米颗粒。9.根据权利要求8所述的组合物，其中X和X'的至少一个为氯或溴。10.根据权利要求8所述的组合物，其中X和X'为氢。11.根据权利要求1所述的组合物，包括下式其中，R选自以下的一种或多种：其中，Rn为氢或甲基；R1和R...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈拥军，河井弘幸，
申请(专利权)人：哈洛资源公司，
类型：发明
国别省市：美国,US