以废弃聚氨酯为基材的易回收吸附材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种以废弃聚氨酯为基材的易回收吸附材料的制备方法及应用，制备步骤如下：(1)聚氨酯泡沫炭(PU‑C)的制备；(2)SiO

【技术实现步骤摘要】
以废弃聚氨酯为基材的易回收吸附材料的制备方法及应用
本专利技术属于吸附材料领域，涉及废弃聚氨酯的回收技术，尤其是一种以废弃聚氨酯为基材的易回收吸附材料的制备方法及应用。
技术介绍
近年来，年废水排放量一直处于较高水平，水体中液体苯的来源广泛，且水体中溶解有少量的液体苯就能对环境及人体产生相当大的危害。吸附处理手段因成本低，效果显著被广泛应用。而现有的吸附材料大多存在回收困难的缺陷。由于聚氨酯泡沫在生活生产领域的广泛应用，其废弃物回收也成了现在的研究重点，若处置不当则会造成环境污染和资源浪费。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种由废弃聚氨酯制备吸附分离材料的方法，该方法以废弃聚氨酯泡沫为基材，经过高温煅烧处理后得到聚氨酯泡沫炭，通过与SiO2@ZIF-67负载，得到PU-C/SiO2@ZIF-67块状材料。本专利技术的技术方案包括如下步骤：(1)PU-C的制备：将废弃聚氨酯泡沫切割成边长为0.5-5cm块状，于氮气气氛中在300-500℃下进行煅烧，优选于350℃煅烧；(2)SiO2的添加：配制N，N-二甲基甲酰胺(DMF)与水体积比为1:4-1:10的混合溶液，将六水合硝酸钴溶于其中，常温下搅拌均匀，之后向六水合硝酸钴溶液中加入质量百分含量为0.02％-0.13％SiO2，超声，搅拌，使SiO2在溶液中分散均匀；(3)PU-C的添加：将聚氨酯泡沫炭浸泡到六水合硝酸钴溶液，聚氨酯泡沫炭的质量百分含量为0.1％-1％；(4)PU-C/SiO2@ZIF-67的制备：配制N，N-二甲基甲酰胺与水体积比为1:4-1:10的混合溶液，将2-甲基咪唑溶于其中并搅拌均匀，将步骤(3)中溶液加入2-甲基咪唑混合溶液中，搅拌均匀后置于恒温振荡器中室温振荡；并在室温下静置12-24h，70-90℃下真空干燥8-12h，得到PU-C/SiO2@ZIF-67复合材料。而且，步骤(3)中所述将聚氨酯泡沫炭加入到六水合硝酸钴溶液中，当六水合硝酸钴为0mL时，只需进行步骤(1)，所得产物为聚氨酯泡沫炭。本专利技术的另一目的是提供上述方法制备得到的PU-C/SiO2@ZIF-67块状材料以及该材料在吸附脱除苯中的应用。本专利技术结合废弃聚氨酯泡沫的处理难题以及块状材料易回收的特点，通过对聚氨酯泡沫进行切块、煅烧，得到聚氨酯泡沫炭，将聚氨酯泡沫炭与SiO2@ZIF-67进行负载，制备了块状复合材料。本专利技术将易产生环境污染的废弃聚氨酯泡沫制备成块状易回收的吸附分离材料，这不仅为废弃聚氨酯泡沫处理问题提供一条经济可行的路线，而且为有机废水的处理、分离等领域提供了一种新型的吸附分离材料。本专利技术的优点和有益效果为：(1)本专利技术以废弃聚氨酯泡沫为基材，制备的块状吸附材料在吸附过程中有利于固液分离，体现出易回收的优点。(2)本专利技术制备的吸附材料对液体苯具有很好的吸附效果。吸附量可达到7046mg/g，压缩强度可达到49.1kPa。附图说明图1是实施例1中步骤(4)得到的PU-C/SiO2@ZIF-67样品密度图；图2(a)是实施例1中步骤(4)得到的PU-C/SiO2@ZIF-67样品SEM图(放大200倍)；图2(b)是实施例1中步骤(4)得到的PU-C/SiO2@ZIF-67样品SEM图(放大1000倍)；图3是实施例1中步骤(1)得到的PU-C和实施例1中步骤(4)得到的PU-C/SiO2@ZIF-67样品压缩强度图；图4是实施例1中步骤(1)得到的PU-C和实施例1中步骤(4)得到的PU-C/SiO2@ZIF-67样品对液体苯的吸附过程曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明。实施例1(1)PU-C的制备：将废弃聚氨酯泡沫切割成边长为1cm块状，于氮气气氛中在350℃下进行煅烧；(2)SiO2的添加：取VDMF：V水＝1:5的混合溶液150mL，称取2.60g六水合硝酸钴溶于上述溶液中，置于恒温搅拌器中于常温下搅拌均匀；并向六水合硝酸钴溶液中加入0.15gSiO2，超声分散30min，常温搅拌30min，使SiO2在溶液中分散均匀；(3)PU-C的添加：将聚氨酯泡沫炭加入到六水合硝酸钴溶液中，聚氨酯泡沫炭的质量百分含量为0.3％，常温下搅拌30min；常温下搅拌30min；(4)PU-C/SiO2@ZIF-67的制备：将4.93g2-甲基咪唑溶于150mLVDMF：V水＝1:5的混合溶液中搅拌均匀，将步骤(3)溶液加入至上述2-甲基咪唑混合溶液中，匀速搅拌1h，后置于恒温振荡器中振荡30min；在室温环境下静置12h，80℃下真空干燥10h，得到PU-C/SiO2@ZIF-67复合材料。对块状材料的表观密度进行测试，用SEM观察形貌，采用HY-1080型微机控制电子万能材料试验机进行压缩强度测试。吸附试验：将苯系物置于烧杯中，将PU-C/SiO2@ZIF-67置于提前编制好的铁架中，称量块状材料与铁架的重量，将铁架置于液体苯中，通过称重测试吸附量，前20s内每隔5s测试吸附量，20s后每隔10s测量吸附量。进而测出随时间变化的吸附量。本实施例所得的PU-C/SiO2@ZIF-67的表观密度平均值为315kg/m3，从SEM图中可以明显的看到聚氨酯泡沫炭的丰富的大孔结构，SiO2@ZIF-67增加了复合材料大孔的粗糙度，且分布较为均匀。平均压缩强度为49.1kPa。吸附过程能在很短的时间内达到吸附平衡，在20s时基本完成了吸附，经100s达到吸附平衡，其饱和吸附量为7046mg/g。实施例2与实施例1的区别在于：将废弃聚氨酯泡沫切割成边长为0.5cm块状。本实施例所得的PU-C/SiO2@ZIF-67的平均压缩强度为47.3kPa，其饱和吸附量为6824mg/g。通过与实施例1的数据对比，说明聚氨酯泡沫块状的减小使产物的压缩强度和饱和吸附量均少量下降。实施例3与实施例1的区别在于：将废弃聚氨酯泡沫切割成边长为6cm块状。本实施例所得的PU-C/SiO2@ZIF-67的平均压缩强度为36.8kPa，其饱和吸附量为6025mg/g。通过与实施例1的数据对比，说明聚氨酯泡沫块状的增大使产物的压缩强度和饱和吸附量均明显下降。实施例4与实施例1的区别在于：将废弃聚氨酯泡沫切割成边长为0.4cm块状。本实施例所得的PU-C/SiO2@ZIF-67的平均压缩强度为24.6kPa，其饱和吸附量为6543mg/g。通过与实施例1的数据对比，说明聚氨酯泡沫块状的的边长为0.4cm时，产物的平均压缩强度明显下降。实施例5与实施例1的区别在于：VDMF：V水＝1:10。本实施例所得的PU-C/SiO2@ZIF-67的平均压缩强度为50.1kPa，其饱和吸附量为6894mg/g。通过与实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以废弃聚氨酯为基材的易回收吸附材料的制备方法，步骤如下：/n(1)将废弃聚氨酯泡沫切割成正方体，于氮气气氛中在300-500℃下进行煅烧；/n(2)配制N，N-二甲基甲酰胺与水体积比为1:4-1:10的混合溶液，将质量百分含量为0.6％-1.0％的六水合硝酸钴溶于其中，常温下搅拌均匀，之后向六水合硝酸钴溶液中加入质量百分含量0.02％-0.13％SiO

【技术特征摘要】
1.一种以废弃聚氨酯为基材的易回收吸附材料的制备方法，步骤如下：
(1)将废弃聚氨酯泡沫切割成正方体，于氮气气氛中在300-500℃下进行煅烧；
(2)配制N，N-二甲基甲酰胺与水体积比为1:4-1:10的混合溶液，将质量百分含量为0.6％-1.0％的六水合硝酸钴溶于其中，常温下搅拌均匀，之后向六水合硝酸钴溶液中加入质量百分含量0.02％-0.13％SiO2，超声，搅拌，使SiO2在溶液中分散均匀；
(3)将聚氨酯泡沫炭浸泡到六水合硝酸钴溶液，聚氨酯泡沫炭的质量百分含量为0.1％-1％，在常温下搅拌；
(4)配制N，N-二甲基甲酰胺与水体积比为1:4-1:10的混合溶液，将质量百分含量1.0％-2.0％的2-甲基咪唑溶于其中并搅拌均匀，将步骤(3)溶液加入上述2-甲基咪唑混合溶液中，搅拌均匀后置于恒温振荡...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴燕，孙红梅，彭啸，赵羿伟，吴鸣，王玮，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津;12