一种聚合物基多孔球材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于环境工程废水处理技术领域，特别涉及一种聚合物基多孔球材料及其制备方法和应用。将自聚微孔聚合物AO

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物基多孔球材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于环境工程废水处理
，特别涉及一种聚合物基多孔球材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]贵金属因具有耐腐蚀性、催化活性、稳定的电化学性能等特性，在电镀、航天航空、电子信息、药物合成、能源工业等领域中发挥着不可替代的作用，然而贵金属全球储量较少。在电子垃圾处理过程的酸浸溶液以及冶金、电镀等工业生产过程中产生的重金属废水中均含有较高浓度的贵金属离子。在提倡可持续发展以及贵金属资源短缺的当下，从酸浸溶液以及重金属废水中高效分离贵金属可以有效减少对水体环境的污染，同时可对稀缺资源加以回收利用。
[0003]吸附分离技术因其成本低、效率高、操作简便、可重复使用等诸多优点备受青睐，被认为是可从废液中高效分离贵金属的方法。传统的吸附材料存在孔隙率低、稳定性差、选择性差、吸附容量小等局限性。多孔有机聚合物(POPs)因大比表面积、易于功能化以及高稳定性等特点，被认为是优良的吸附材料。作为POPs的成员，自具微孔聚合物(PIMs)除高稳定性、大比表面积等优点外，还具备优异的溶剂可加工性。其中PIM
‑
1链中含有大量易于改性的氰基基团，可基于PIM
‑
1的溶剂可加工和易于功能化等特性，来设计制备吸附性能良好且易于分离回收的成型吸附剂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种聚合物基多孔球材料及其制备方法，可以解决传统多孔材料的稳定性较差，吸附选择性较低的难题。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种聚合物基多孔球材料，结构式如下所示：
[0007][0008]本专利技术进一步提供了一种聚合物基多孔球材料的制备方法，将自聚微孔聚合物AO
‑
PIM
‑
1溶于DMSO、DMF或DMAc的溶液，滴入甲醇或乙醇的水溶液中，通过相转化法制得多孔球材料。
[0009]优选的，将自聚微孔聚合物AO
‑
PIM
‑
1溶于DMSO的溶液，滴入乙醇的水溶液中。
[0010]进一步，所述自聚微孔聚合物与DMSO的质量比5
‑
6:100，乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:9
‑
3:7；优选的，所述自聚微孔聚合物与DMSO的质量比5.5:100，乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为2:8。
[0011]聚合物溶于DMSO的溶液滴入乙醇的水溶液时的滴速为0.5
‑
2mL/min，优选滴速为1mL/min。
[0012]进一步，聚合物溶于DMSO的溶液的滴入位置与乙醇水溶液的液面距离不高于10cm。实践中，通过注射器将聚合物溶于DMSO的溶液滴入乙醇水溶液中，只需要控制注射器针孔位置与相转化溶液距离低于10cm即可。
[0013]更进一步，聚合物溶于DMSO的溶液滴入乙醇的水溶液后的降落路径不少于50cm。聚合物溶于DMSO的溶液滴入乙醇的水溶液后会立即成球，为保证液滴内部相转化充分完成，要保证降落路径较长。
[0014]液滴完成相转化成球，获得制备好的AO
‑
PIM
‑
1多孔球，经去离子水洗涤后，将其储存于去离子水中备用。
[0015]所述的自聚微孔聚合物AO
‑
PIM
‑
1可通过常规方式获得，例如通过将聚合物材料PIM
‑
1于四氢呋喃与羟胺溶液混合反应制得。
[0016]具体的可如下进行：
[0017]在N2气氛下，称取5g PIM
‑
1溶于300mL四氢呋喃中，加入羟胺溶液混合，于40℃预先溶解。之后，在65℃条件下，50mL的羟胺溶液(50％水溶液)定速滴入该反应液中，反应20h；反应结束后，将反应液倒入乙醇溶剂中，所得产物，分别用去离子水和无水乙醇将产物交替洗涤3次，最后，110℃的真空干燥过夜。但本专利技术中的AO
‑
PIM
‑
1并非仅限上述方式获得的才可以，任何已知方法获得的都是可以的。
[0018]所述聚合物材料PIM
‑
1的制备方法可参考如下方式但不限于如下方式：在N2气氛下，先将四氟对苯二腈TFTPN和5,5',6,6'螺旋双茚满TTSBI溶于DMAC中，之后加入K2CO3，于160℃下反应30～45min；反应液倒入甲醇溶液中，所得产物经过纯化后，80℃真空干燥10h得到PIM
‑
1。
[0019]所述聚合物基多孔球材料在吸附Pd(II)离子方面有很好的应用。
[0020]本专利技术通过相转化法将偕胺肟改性的自具微孔聚合物AO
‑
PIM
‑
1制成所述聚合物基多孔球，与传统的多孔材料不同，本专利技术聚合物基多孔球具有独特的形貌结构，具有均匀的大指孔结构和丰富的微孔结构，比表面积较高；同时具有丰富的可与Pd(II)离子产生作用力的改性基团位点，对于低浓度Pd(II)离子具有良好的脱除效果。同时所述聚合物基多孔球材料具有优异的化学稳定性，可循环使用，对于解决废水中重金属离子带来的环境和健康问题具有很好的应用潜力。
[0021]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
[0022]本专利技术聚合物基多孔球具有较好的孔结构和丰富的改性基团位点，同时具有良好的稳定性，对Pd(II)具有高效的选择性吸附性能和循环实用性。
附图说明
[0023]图1为本专利技术聚合物基多孔球的制备示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例1聚合物基多孔球的红外图；
[0025]图3为本专利技术实施例1聚合物基多孔球的热重图；
[0026]图4为本专利技术实施例1聚合物基多孔球的N2吸脱附曲线图；
[0027]图5为本专利技术实施例1聚合物基多孔球的扫描电镜图；
[0028]图6为不同用量聚合物基多孔球吸附Pd(II)的结果示意图；
[0029]图7为聚合物基多孔球对Pd(II)的选择性吸附的结果示意图；
[0030]图8为聚合物基多孔球对Pd(II)的循环吸附的结果示意图。
具体实施方式
[0031]以下以具体实施例来说明本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不限于此：
[0032]实施例1
[0033]聚合物基多孔球材料AO
‑
PIM
‑
1，其合成方法包括以下步骤：
[0034]1)在N2氛围保护下，将5.1g单体5,5,6,6
’‑
四羟基
‑
3,3,3,3
’‑
四甲基螺环双茚、3.0g四氟对苯二腈、6.21g碳酸钾、30mL DMAc，6
‑
10mL甲苯，于氮气条件下，机械搅拌，160℃高温条件下反应35min，所得产物经过纯化后，80℃真空干燥10h，得聚合物PIM
‑
1；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物基多孔球材料，其特征在于，所述聚合物基多孔球材料的结构式如下所示：2.权利要求1所述聚合物基多孔球材料的制备方法，其特征在于，将自聚微孔聚合物AO
‑
PIM
‑
1溶于二甲基亚砜(DMSO)、N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)或N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAc)的溶液，滴入甲醇或乙醇的水溶液中，通过相转化法制得多孔球材料。3.如权利要求2所述的聚合物基多孔球材料的制备方法，其特征在于，所述自聚微孔聚合物与溶剂的质量比为5
‑
6:100，甲醇或乙醇水溶液中甲醇或乙醇与水的体积比为1:9
‑
3:7。4.如权利要求3所述的聚合物基多孔球材料的制备方法，其特征在于，将自聚微孔聚合物AO
‑
PIM
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚涛，冯孝权，单美霞，杨秀杰，张逢，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：