一种四乙烯硅烷-聚苯乙烯吸附剂制造技术

本申请公开了一种四乙烯硅烷

【技术实现步骤摘要】
一种四乙烯硅烷
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聚苯乙烯吸附剂


[0001]本申请涉及一种四乙烯硅烷
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聚苯乙烯吸附剂，属于高分子材料合成


技术介绍

[0002]随着化学原料、医药、包装、印刷、家居、电子通信、金属制造、食品加工、橡胶塑料、电气机械及器材等行业的快速发展以及城镇进程的不断加快，大量的废气、废水和固体废弃物被产生。这些有毒、有害物质被肆意排放至自然环境中，使得人类赖以生存的大气、土壤和水体中面临着严重污染问题。苯及其衍生物是一类重要的大气和水体污染物，此类物质会对人体造血功能产生巨大的危害，是一类致癌物质，严重地影响着人类的健康和生活。因此，为了解决人类目前多面的生存危机，改善人们的生活环境，提高人类的生活质量，清除这些污染物是当前人类所面临的最紧迫任务之一。
[0003]当前，各国专家和学者对清除生态环境中的苯及其衍生物等污染物做了大量的实验研究。实验研究中，所采用的方法主要有催化燃烧法、冷凝法、膜分离法、吸附法和光降解法等。相比于催化燃烧法、光降解法和膜分离法，吸附法具有操作简单、实验设备简单、能耗低、经济效益高等优势，也是近年来一直研究和探讨的热点课题。当前所使用的吸附剂主要有活性炭和改性活性炭系列吸附剂、沸石分子筛类吸附剂、石墨烯类吸附剂、超交联聚合物、有机框架聚合物等。
[0004]超交联聚合物由于具有制备工艺简单、单体来源广泛、所得聚合物吸附性能优异受到了格外的青睐。目前，国内科研工作者已经制备出大量的超交联聚合物，制备出的聚合物在有机挥发性苯及其衍生物的吸附方面均表现出较好的性能。然而开发出来的超交联聚合物主要是针对大气中存在苯基其衍生物的吸附，所用的聚合物主要是含有微孔较多的多孔聚合物；而对水体中苯基其衍生物的吸附研究较少。
[0005]相比空气中污染物而言，水体中的污染物大都以水合离子形式存在，有些离子与水结合的比较牢固，而且结合的水分子较多，以络合离子的形式存在，因此水体中的污染物体积较大，常常为群体形式。现有的聚合物吸附剂主要以小分子作为交联剂或构筑单元，形成的聚合物分子链链节小，分子链之间的刚性强，因此聚合物往往存在较多的微孔、比表面积也较大。由于现有的吸附剂刚性较大，在将现有吸附剂放置于水体中，吸附剂的孔道不会发生溶胀或溶胀程度较小，故水体中的污染物无法进入吸附剂的孔道内，无法对水体中的污染物进行有效去除。并且水体中存在的污染物种类较多，现有的吸附剂很难对水体中的污染物选择性进行吸附，导致回收后的污染物很难进行下一步回收利用。
[0006]当液态分子进入吸附剂的孔道中时，若吸附剂的孔径尺寸仍然是微孔材料的话，则所受到的阻力客观上阻止液体分子在孔道中的扩散，进而所得聚合物吸附剂的吸附量理论上来说不可能很大。因此为了提高吸附剂的吸附量，客观上要求制备出的吸附剂具有较大的孔径。传统的超交联聚合物在制备过程中均是利用刚性结构单元与小分子进行官能化反应，要求小分子具有足够的刚性或小分子足够的短，这样才能保证反应后所得聚合物具有较多的微孔。对液态污染物的吸附，微孔的含量越高其对液态物质的吸附量越小。为了提
高对液态污染物的吸附量，开发大孔径的吸附剂是解决问题的关键。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，提供了一种四乙烯硅烷
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聚苯乙烯吸附剂，该吸附剂的孔径为2
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250nm，比表面积为2
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60m2/g，水体中的苯及其衍生物能够自该吸附剂的介孔和大孔进入吸附剂的内部并进行吸附，提高对苯及其衍生物的吸附量，解决现有水体中苯及其衍生物的吸附剂孔径小、吸附量低等问题。
[0008]根据本申请的一个方面，提供了一种四乙烯硅烷
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聚苯乙烯吸附剂，其制备原料包括四乙烯硅烷和聚苯乙烯；
[0009]所述吸附剂的孔径为2
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250nm，所述吸附剂的比表面积为2
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60m2/g。
[0010]可选地，所述吸附剂的孔径为2
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175nm，所述吸附剂的比表面积为30
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60m2/g。
[0011]该吸附剂以聚苯乙烯树脂为构筑单元，四乙烯硅烷柔性分子为交联剂，在路易斯酸的催化作用下，四乙烯硅烷的乙烯基与苯环发生傅克烷基化反应而得到。已报道的多孔吸附剂主要是以小分子单体为交联剂或为构筑单元采用适当的化学反应原理进行反应得到的多孔高分子聚合物。由于这些小分子存在链接单元小，刚性大等特点，所以得到的聚合物比表面积大、孔径较小。传统吸附剂的制备为了得到较大孔径的吸附剂，合成过程中必须降低聚合物的交联密度，尽管降低交联密度可以适度地提高聚合物的孔径，然而对聚合物孔径的提高是有限的，聚合物的溶胀性也较小。本申请的吸附剂选择具有较多官能团、较为柔顺的长链柔性小分子作为交联剂，在不降低吸附剂交联密度的基础上，制备孔径较大且多孔的聚合物，并且本申请的吸附剂由于采用柔性小分子作为交联剂，将该吸附剂置于水体中，该吸附剂能够发生溶胀，促使吸附剂的孔道进一步扩大，有利于污染物的离子群体进入吸附剂内部，提高对水体中苯及其衍生物的吸附速率和吸附量。
[0012]该吸附剂孔径相比于其他吸附剂，孔径明显变大，吸附剂中不存在微孔，仅存在介孔和大孔，并且吸附剂中介孔和大孔同时存在，呈一定的分布，使得该吸附剂在应用于吸附水体中的苯及其衍生物时，苯及其衍生物的液体分子能够顺利进入到吸附剂内，并且吸附剂内部的介孔和大孔能够减少液体分子在吸附剂孔道内运动的阻力，提高液体分子在吸附剂内的扩散能力。该吸附剂在增大孔径的同时，具有较大的比表面积，在液体分子进入吸附剂内时，该比表面积可为液体分子的吸附提供足够的吸附位点，进而促进液体分子吸附在吸附剂内部的孔洞表面上，提高对苯及其衍生物的吸附量，对苯胺的吸附尤为突出，对苯胺的吸附量能达到1300mg/g以上。
[0013]优选的，所述吸附剂的孔径在10
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100nm的孔占比大于50％，所述吸附剂的比表面积为50
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60m2/g。更优选的，所述吸附剂孔径在10
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100nm的孔占比大于60％，最优选为70％。小于10nm的孔能够为水体中的小分子提供进入通道，便于水体充分浸润该吸附剂，大于100nm的孔为水体中的苯及其衍生物提供通道和少量的吸附空间，使其进入到10
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100nm的孔洞内，并在上述孔洞的表面进行吸附，10
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100nm占比的孔主要为苯及其衍生物的吸附提供了吸附空间，在该范围内的孔洞，能够维持较大的孔容积及比表面积，可吸附较大数量的污染物。孔径在10
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100nm的孔占比越多，吸附剂起到主要吸附作用的孔洞容积和比表面积变大，进而对苯及其衍生物的吸附量增加。
[0014]可选的，所述吸附剂在50
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80nm的孔占比大于30％，优选为40％，更优选为50％。
[0015]可选地，所述吸附剂的孔容为0.005
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0.09cm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四乙烯硅烷
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聚苯乙烯吸附剂，其特征在于，其制备原料包括四乙烯硅烷和聚苯乙烯；所述吸附剂的孔径为2
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250nm，所述吸附剂的比表面积为2
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60m2/g。2.根据权利要求1所述的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂的孔径为2
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175nm，所述吸附剂的比表面积为30
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60m2/g。3.根据权利要求2所述的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂的孔径在10
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100nm的孔占比大于50％，所述吸附剂的比表面积为50
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60m2/g。4.根据权利要求1所述的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂的孔容为0.005
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0.09cm3/g，优选为0.08
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0.09cm3/g。5.根据权利要求1
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4任一项所述的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂由摩尔比为2000
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3000:1的四乙烯硅烷和聚苯乙烯通过傅克烷基化反应制备得到；优选的，所述吸附剂的制备方法为将摩尔比为2000
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3000:1的四乙烯硅烷和聚苯乙烯溶于溶剂中，加入催化剂进行反应，待反应完全后过滤、洗涤、纯化、干燥即可。6.根据权利要求5所述的吸附剂，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晨，吴月，卢海峰，王华，周传健，
申请(专利权)人：山东省工业技术研究院山东大学威海工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：