一种β-环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种β

【技术实现步骤摘要】
一种
β
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环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及废水处理
，尤其涉及一种β
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环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]重金属和有机污染物污染地下水和地表水是一个世界性的问题。即使这些污染物(有机微量污染物和重金属污染物等)已经受到了严格的部门监管和严厉的法律限制，但还是有许多污染物仍存在于现有的水资源中，处理水中的金属与有机污染，仍是重中之重。
[0003]目前，许多水处理方法被应用于实践，与其他深度处理技术相比，吸附法在许多工业用途中是去除水中微量污染物最常用的方法，但如活性炭(ACs)仍面临着诸如吸附速度慢、能源成本高而且不能同时吸附多种污染物等问题。
[0004]β
‑
环糊精(β
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CD)是一种来源于淀粉的天然分子，由七个葡萄糖单位组成，与多种脂肪酸形成主客体复合物，可从自然中获得，该物质本身对环境无害，并且可吸附有机物，β
‑
CD及其衍生物具有通过主客体相互作用与其他分子形成包合物的能力。然而，目前市面上的β
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CD聚合物均存在吸附效果单一的问题，而且不易回收。比如，中国专利CN201810358199.3报道了一种高效去除水中抗生素的多孔环糊精聚合物的制备方法，但其没有涉及重金属离子的去除。中科院智能所刘锦淮研究员课题组孔令涛副研究员(DOI:10.1016/j.apsusc.2017.07.103)制备了一种环糊精聚合物吸附材料，实现了对饮用水中铅、铜、镉三种重金属的快速深度去除，但是没有涉及有机物的去除。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种β
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环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂及其制备方法和应用，所制备的β
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环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂既能吸附重金属，又能够吸附有机污染物，且易于回收。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种β
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环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将聚氯甲基苯乙烯树脂与第一溶剂混合，进行溶胀，得到溶胀树脂；
[0009]将所述溶胀树脂、β
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环糊精、对苯二异氰酸酯、碱催化剂和第二溶剂混合，进行接枝反应，得到β
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环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂。
[0010]优选的，所述第一溶剂包括N,N
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二甲基甲酰胺或四氢呋喃，所述聚氯甲基苯乙烯多孔树脂与第一溶剂的用量比为1g:(5～20)mL。
[0011]优选的，所述溶胀的温度为室温，时间为12～24h，所述溶胀在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为200～800rpm。
[0012]优选的，所述聚氯甲基苯乙烯树脂、β
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环糊精和对苯二异氰酸酯的质量比为2:(1
～4):1。
[0013]优选的，所述碱催化剂包括碳酸钠或碳酸钾；所述碱催化剂与聚氯甲基苯乙烯树脂的质量比为(2～3):1。
[0014]优选的，所述接枝反应的温度为115～125℃，时间为12～24h。
[0015]优选的，所述接枝反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为600～800rpm。
[0016]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的β
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环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂，包括聚氯甲基苯乙烯树脂基体和接枝于所述聚氯甲基苯乙烯树脂基体表面的对苯二异氰酸酯改性β
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环糊精聚合物。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述β
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环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂在同时吸附废水中重金属离子和有机污染物中的应用。
[0018]优选的，所述重金属离子包括铜离子、铅离子和镍离子；所述有机污染物包括双酚A、水杨酸、骨胶和抗生素。
[0019]本专利技术提供了一种β
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环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂的制备方法，包括以下步骤：将聚氯甲基苯乙烯树脂与第一溶剂混合，进行溶胀，得到溶胀树脂；将所述溶胀树脂、β
‑
环糊精、对苯二异氰酸酯、碱催化剂和第二溶剂混合，进行接枝反应，得到β
‑
环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂。本专利技术采用具有优异空腔结构的β
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CD与刚性对苯二异氰酸酯(PPDI)交联，形成富空电子N的高比表面积的多孔β
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CD聚合物，PPDI上的N孤电子对可与多种重金属离子进行螯合，从而极大地增进了β
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CD聚合物吸附金属离子(铜离子、铅离子和镍离子)的能力；而β
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CD具有环状的大且多的自然孔隙结构，因而具有优异的吸附有机污染物(双酚A、水杨酸、骨胶和抗生素)的能力，从而实现对有机污染物和重金属离子的双重吸附；此外，本专利技术将所述多孔β
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CD聚合物接枝于聚氯甲基苯乙烯树脂表面，在聚氯甲基苯乙烯多孔树脂表面形成网状结构，能够增加β
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CD聚合物的空位电子对、孔隙度与比表面积，提高其吸附能力，从而提高对重金属和有机污染物的吸附率，对重金属与有机污染物均具有极高的吸附效果。
[0020]本专利技术以聚氯甲基苯乙烯树脂作为载体，将β
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CD与对苯二异氰酸酯(PPDI)粉末原料交联聚合于载体聚氯甲基苯乙烯树脂上，该树脂具有球性性质，赋予材料极易回收的性能，利于再次利用，避免在水处理过程中造成二次污染，而且重复使用效果好。本专利技术制备的β
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环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂在吸附处理废水后，将所得吸附后的树脂在室温下用甲醇或者乙醇的盐酸泡即可多次重复利用而不降低性能。经测试，本专利技术的β
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CD改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂在几次重复使用后仍然具有很高的吸附性能，吸附率仍然能够达到90％以上。
[0021]本专利技术所制备的β
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CD改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂在吸附重金属离子和有机污染物后，所得吸附后的树脂可以作为非均相Fenton催化剂，在微量双氧水存在下，对有机污染物催化效果显著，提高污水处理效果。
[0022]本专利技术能够通过控制β
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CD和对苯二异氰酸酯的相对含量，来调控β
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环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔树脂的比面积和孔隙度，进而控制吸附时间和吸附效果。
[0023]本专利技术制备β
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CD改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂所用原料廉价易得，无毒无害易处理，采用一步法，条件温和，制作工艺简单，成本低廉，易于工业化制备，且该材料不仅可以在家庭水过滤方面使用，还有望用于工业废水处理和生态修复。
附图说明
[0024]图1为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种β
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环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂的制备方法，包括以下步骤：将聚氯甲基苯乙烯树脂与第一溶剂混合，进行溶胀，得到溶胀树脂；将所述溶胀树脂、β
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环糊精、对苯二异氰酸酯、碱催化剂和第二溶剂混合，进行接枝反应，得到β
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环糊精改性聚氯甲基苯乙烯多孔多功能树脂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂包括N,N
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二甲基甲酰胺或四氢呋喃，所述聚氯甲基苯乙烯多孔树脂与第一溶剂的用量比为1g:(5～20)mL。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶胀的温度为室温，时间为12～24h，所述溶胀在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为200～800rpm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚氯甲基苯乙烯树脂、β
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环糊精和对苯二异氰酸酯的质量比为2:(1～4):1。5.根据权利要求1所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：周林成，王东润，张威，叶正芳，赵泉林，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：