一种改性复合孔结构吸附树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性复合孔结构吸附树脂及其制备方法。原料，按质量分数计，包括：苯乙烯36.3‑55％、交联剂7‑39％、引发剂0.3‑0.7％、致孔剂19‑53％、分散剂0.8‑2％；制备油相和水相，将油相倒入水相中，使油相形成液珠悬浮于水相中，分阶段升温，使液珠硬化，反应完成后，倾出上层液体，过滤，收集树脂小球；将树脂小球用石油醚抽浸提，浸提后的树脂小球再用甲醇浸泡，过滤，反复用甲醇浸泡，过滤以除去残留在树脂内的石油醚，再用去离子水冲洗，除去树脂中的甲醇和其它残留物，即得到复合孔结构的吸附树脂；将复合孔结构的吸附树脂加入到浓硝酸中进行硝化反应，反应产物经洗涤、干燥，得到改性复合孔结构吸附树脂。

【技术实现步骤摘要】
一种改性复合孔结构吸附树脂及其制备方法
：本专利技术涉及挥发性有机化合物吸附树脂的制备技术，特别涉及改性复合孔结构吸附树脂及其制备方法。
技术介绍
：挥发性有机物(VOCs)对环境和人体健康有巨大的危害。但是，受到生产技术水平限制以及成本压力，大多数控制VOCs排放的方式还只能在处理尾气阶段。一般控制VOCs排放含量有两大类方法：回收技术与销毁技术。常见的回收VOCs技术主要有：吸附技术、吸收技术、冷凝技术和膜分离技术。这几种去除VOCs的技术各有优缺点，在实际操作中，根据废气中VOCs的风量、浓度、种类、经济价值等具体情况选择其中一种或是几种组合使用。吸附是利用吸附剂完成对混合物转化为成分各不相同的两种或是多种产物的过程。吸附剂往往是具有多孔性的固体材料。吸附法在有机废气的处理过程中应用极为广泛，由于其吸附容量较低，所以吸附法主要用于低浓度、大风量有机废气的净化。已成功运用吸附法处理的有机废气有：喷漆过程(甲苯、二甲苯、苯等)、有机溶剂挥发、丙酮废气、醋酸乙酯、涂料生产废气苯乙烯、二甲苯等。吸附技术的关键在于吸附剂。常见用于吸附有机废气的吸附剂有：活性炭颗粒、活性炭纤维、分子筛、吸附树脂等。吸附技术的优点是：去除率高，去除率可达95％以上，无二次污染，净化效率高，操作方便，且能实现自动控制。近些年来，有机多孔聚合物因具有永久开放的孔道结构，稳定的物化性质及组成上的多样性等优点，在能源气体(氢、甲烷等)的吸附储存，选择分离，二氧化碳的捕获，有机污染物的控制等领域得到了显著发展，逐渐发展成为一种新型的、极具潜力的吸附材料。相比于传统的无机多孔吸附材料，有机多孔聚合物材料拥有许多特有的优势：(1)多孔有机聚合物可以仅由C、H、O、N、B等轻元素组成，因此具有非常低的骨架密度。(2)多孔有机聚合物的合成方法多样，可选择单体范围广，可以通过修饰有机物官能团和改变链长调节其性能，以达到特定的合成目的。(3)有机多孔聚合物拥有稳定的物理化学性质，可在酸碱、潮湿等苛刻的环境中应用。吸附树脂是吸附剂中的一大分支，有时也称为高分子吸附剂(PolymericAdsorbent)。它是一种主要以吸附为特点，对有机物具有浓缩、分离作用的高分子聚合物。吸附树脂在应用上的特点是介于活性炭、硅胶、硅藻土等天然吸附剂与离子交换剂之间，既有类似于活性炭的吸附能力，又比离子交换剂更容易再生。吸附树脂在使用过程中受酸、碱、盐等杂质影响不大，吸附质被树脂吸附后，再从树脂上洗脱而得到的产品纯度很高。聚苯乙烯系吸附树脂由于其非极性的结构而对有机化合物具有优良的吸附性能，从而在分析、制药、环保、食品工业等领域得到广泛应用，产生了很好的社会与经济效益。有关该类树脂制备合成条件与树脂结构性能之间的关系与规律已经有许多人进行了研究，但是出于技术保密等原因，文献中的一些报道往往缺乏定量的、细节性的介绍。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种疏水性好、吸附效率高，能够有效的对VOCs进行吸附和脱附的改性复合孔结构吸附树脂及其制备方法。本专利技术的改性复合孔结构吸附树脂是通过以下技术方法制备的：所述的原料，按质量份数计，包括：苯乙烯36.3-55％、交联剂7-39％、引发剂0.3-0.7％、致孔剂19-53％、分散剂0.8-2％a、制备油相：将苯乙烯与交联剂混合在一起作为单体，向单体中加入引发剂，搅拌，使其充分溶解于单体之中，然后称取致孔剂加入到单体中，继续搅拌，使它们混合均匀，得到油相；b、制备水相：将分散剂加入到水中使其溶解，然后再加入氯化钠，搅拌溶解，得到水相；水的用量一般是单体质量的4-5倍，氯化钠的用量一般与分散剂相当。c、将油相倒入水相中，使油相形成液珠悬浮于水相中，分阶段升温，使液珠硬化，反应完成后，倾出上层液体，过滤，收集树脂小球；d、将树脂小球用石油醚抽浸提，浸提后的树脂小球再用甲醇浸泡，过滤，反复用甲醇浸泡，过滤几次以除去残留在树脂内的石油醚，再用去离子水冲洗，除去树脂中的甲醇和其它残留物，即得到复合孔结构的吸附树脂；e、将复合孔结构的吸附树脂加入到浓硝酸中进行硝化反应，反应产物经洗涤、干燥，得到改性复合孔结构吸附树脂。进一步优选，所述的原料，按质量分数计，包括：苯乙烯：36.3-41.5％、交联剂：7.2-12.8％、引发剂：0.45-0.51％、致孔剂：49-50％、分散剂：0.98-1.30％。优选，所述的交联剂为二乙烯基苯，引发剂为过氧化苯甲酰，分散剂为聚乙烯醇，所述的致孔剂为液体石蜡和甲苯，二者的比例为10∶0-0∶10，进一步优选为2∶8-8∶2。所述的阶段升温，使液珠硬化是先升温至79±1℃，观察到液珠成型后，恒温2-4小时，再升温至85℃，恒温2-4小时，再升温至95℃，恒温2-4小时，使珠子硬化。进一步，所述的升温至79±1℃、升温至85℃、升温至95℃，其升温速度为5℃/h。所述的石油醚优选为沸程为60-90℃的石油醚，其提取时间为5-8小时。所述的将复合孔结构的吸附树脂加入到浓硝酸中进行硝化反应，吸附树脂与浓硝酸的质量体积比为：1g∶20-40ml。所述的硝化反应是20-50℃硝化反应0.5-12h。利用本专利技术的制备方法制备得到的改性复合孔结构吸附树脂，具有粒径均一、形貌可控、比表面积大等特点，可有效的吸附大气中的VOCs且易于再生。聚苯乙烯吸附树脂相对于传统的活性炭吸附材料，VOCs吸附效率高，耐高温且疏水性强，有利于后续进行VOCs的脱附回收。附图说明：图1是改性复合孔结构吸附树脂对VOCs的吸附情况图，图中的G-01、G-02、G-03、G-04分别代表G01、G02、G03、G04改性复合孔结构吸附树脂；图2是改性复合孔结构吸附树脂对VOCs的脱附情况图，图中的G-01、G-02、G-03、G-04分别代表G01、G02、G03、G04改性复合孔结构吸附树脂。具体实施方式：以下实施例是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。一、制备实施例实施例1：具体制备步骤为：(1)油相：将20g苯乙烯与5g的二乙烯基苯混合在一起作为单体，向单体中加入0.25g过氧化苯甲酰(大约相当于单体质量的1％)作为反应的引发剂，搅拌，使过氧化苯甲酰充分溶解于单体之中。然后称取20g液体石蜡和5g甲苯，作为致孔剂加入到单体中，继续搅拌，使它们混合均匀，得到油相。(2)水相：向装有电动搅拌器、温度计和冷凝管的250mL三口烧瓶中加入100mL去离子水(相当于单体质量的4倍)，再加入0.5g聚乙烯醇(相当于总水量的0.5％)作为分散剂，将三口烧瓶放入恒温水浴中加热，并开动搅拌器搅拌使其完全溶解，然后降低温度到50℃。再加入0.5g氯化钠，搅拌使其溶解，氯化钠的作用是降低分散相的表面张力，使颗粒更为均匀。(3)将油相倒入盛有水相的三口烧瓶中，调节搅拌速率使油相形成一定大小的液珠悬浮于水相中。然后以5℃/h的升温速率升温至79±1℃，观察到液珠成型后，恒温2h。再以相同的速率升温至85℃，恒温4h。再以相同的速率升温至95℃，恒温2h，使珠子进一步硬化。反应完成后，倾出上层液体，过滤，收集树脂小球。(4)将制得的树脂在索氏提取器中用沸程为70℃的石油醚抽提6h，然后用甲醇浸泡，过滤，反复操作几次以除去残留在树脂内的石油醚，再用大量去离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性复合孔结构吸附树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：原料，按质量分数计，包括：苯乙烯36.3‑55％、交联剂7‑39％、引发剂0.3‑0.7％、致孔剂19‑53％、分散剂0.8‑2％a、制备油相：将苯乙烯与交联剂混合在一起作为单体，向单体中加入引发剂，搅拌，使其充分溶解于单体之中，然后称取致孔剂加入到单体中，继续搅拌，使它们混合均匀，得到油相；b、制备水相：将分散剂加入到水中使其溶解，然后再加入氯化钠，搅拌溶解，得到水相；c、将油相倒入水相中，使油相形成液珠悬浮于水相中，分阶段升温，使液珠硬化，反应完成后，倾出上层液体，过滤，收集树脂小球；d、将树脂小球用石油醚抽浸提，浸提后的树脂小球再用甲醇浸泡，过滤，反复用甲醇浸泡，过滤以除去残留在树脂内的石油醚，再用去离子水冲洗，除去树脂中的甲醇和其它残留物，即得到复合孔结构的吸附树脂；e、将复合孔结构的吸附树脂加入到浓硝酸中进行硝化反应，反应产物经洗涤、干燥，得到改性复合孔结构吸附树脂。

【技术特征摘要】
1.一种改性复合孔结构吸附树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：原料，按质量分数计，包括：苯乙烯36.3-55％、交联剂7-39％、引发剂0.3-0.7％、致孔剂19-53％、分散剂0.8-2％a、制备油相：将苯乙烯与交联剂混合在一起作为单体，向单体中加入引发剂，搅拌，使其充分溶解于单体之中，然后称取致孔剂加入到单体中，继续搅拌，使它们混合均匀，得到油相；b、制备水相：将分散剂加入到水中使其溶解，然后再加入氯化钠，搅拌溶解，得到水相；c、将油相倒入水相中，使油相形成液珠悬浮于水相中，分阶段升温，使液珠硬化，反应完成后，倾出上层液体，过滤，收集树脂小球；d、将树脂小球用石油醚抽浸提，浸提后的树脂小球再用甲醇浸泡，过滤，反复用甲醇浸泡，过滤以除去残留在树脂内的石油醚，再用去离子水冲洗，除去树脂中的甲醇和其它残留物，即得到复合孔结构的吸附树脂；e、将复合孔结构的吸附树脂加入到浓硝酸中进行硝化反应，反应产物经洗涤、干燥，得到改性复合孔结构吸附树脂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的原料，按质量分数计，包括：苯乙烯36.3-41.5％、交联剂7.2-12.8％、引发剂0.45-0.51％、致孔剂49-50％、分散剂0.98-1.30％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚绍峰，钟润洪，黄荣贵，曾思泉，刘迎伟，
申请(专利权)人：广州市环境保护设备厂有限公司，广州龙贲环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44