一种聚丙烯腈吸附材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯腈吸附材料的制备方法，其特点是利用电子转移再生催化剂引发原子转移自由基聚合在改性大分子引发剂表面接枝链长基本一致的聚丙烯腈，然后利用盐酸羟胺对接枝产物进行改性，得到对金属离子具有良好吸附性能的吸附材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种吸附材料的制备方法，尤其是一种采用电子转移再生催化剂引发 的原子转移自由基活性聚合反应在改性大分子引发剂表面接枝聚丙烯腈制备吸附材料的 方法。
技术介绍
近年来，随着城市化进程的不断加快和工业化水平的迅速提高，冶炼、电解、电镀、 医药、染料等行业每年都排放大量含汞、银等重金属离子的工业废水，给人类生产生活带来 严重危害，废水处理成为热点研究问题。目前现存的污水处理方法包括物理法，化学法和生物法。物理法只能处理水中不 溶性的悬浮物质而不能处理溶入水中的胶体物质和溶解性物质，而生物法由于对环境要求 比较苛刻限制了其应用范围，这使得化学法成为了污水处理的主要途径。化学吸附法最关 键问题是制备高效的吸附材料。聚丙烯腈是高分子材料重要的前驱体，分子链中的腈基改 性后可用作吸附材料。制备聚丙烯腈吸附材料有直接功能化法和接枝功能化法。直接功能 化法腈基转化率和官能团含量不高。接枝功能化法首先在其他基体上接枝聚丙烯腈，之后 腈基再与其他功能试剂反应，得到吸附材料。此外，传统接枝方法制备得到的聚丙烯腈链长 长短不一，分子量分布宽，影响最终吸附材料的吸附性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，而提供一种接枝链长基本一致、吸 附性能优良的聚丙烯腈吸附材料的制备方法。本专利技术的目的可以通过如下措施来达到首先合成经硅烷偶联剂改性的硅胶大 分子引发剂和经氯磺酸、正丙胺、次氯酸钠改性的聚苯乙烯微球大分子引发剂，然后将催化 剂无水三氯化铁、配体亚氨基二乙酸溶解到溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，将改性大分子引 发剂、还原剂抗坏血酸溶解在单体丙烯腈中，其中，丙烯腈与改性大分子引发剂的摩尔比为 200 (0. 5 1. 5)，丙烯腈与无水三氯化铁的摩尔比为200 (0. 005 0. 015)，无水三 氯化铁与亚氨基二乙酸的摩尔比为1 (5 15)，无水三氯化铁与抗坏血酸的摩尔比为 1 (5 15)，丙烯腈与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1 2 2 3，丙烯腈的摩尔浓 度为5 8摩尔/升，聚合反应温度为55 70摄氏度，反复充氮除氧至少1次，进行电子 转移再生催化剂引发的原子转移自由基活性聚合反应至少12小时，产物经浓盐酸洗涤，沉 淀，抽滤，干燥，最后将所得产物用盐酸羟胺进行改性，得到本专利技术的吸附材料。本专利技术与已有技术相比具有如下优势本专利技术采用电子转移再生催化剂引发原子 转移自由基活性聚合反应在基体上接枝聚丙烯腈，反应条件温和，操作简便，得到的产物纯 净。本专利技术可以通过控制单体和大分子引发剂的比例制备不同链长和不同接枝率的聚丙烯 腈，改性得到的吸附材料性能稳定，吸附量大。具体实施例方式下面详细说明本专利技术并给出几个实施例实施例一(1).合成硅胶大分子引发剂。将经硝酸和盐酸活化后的硅胶在100毫升无水甲苯 和270毫摩尔的CPTS中，氮气保护回流12小时，抽提干燥得到硅胶改性大分子引发剂。(2).将0. 0024克无水三氯化铁、0. 0264克亚氨基二乙酸溶解到30毫升N，N- 二 甲基甲酰胺中，0.5克硅胶改性大分子引发剂、0. 0312克抗坏血酸溶解在26毫升丙烯腈中， 依次加入到反应瓶中充氮除氧至少1次，将反应瓶放入65摄氏度的恒温油浴中聚合。反应 48小时，产物经浓盐酸洗涤，沉淀，抽滤，干燥。(3).将(2)中所得产物5克在PH为9的35毫升甲醇中，70摄氏度下与7. 5克盐 酸羟胺反应20小时，无水乙醇抽提24小时，50摄氏度下真空干燥，得到本专利技术所述吸附材 料。合成得到的硅胶接枝聚丙烯腈吸附材料对汞离子的吸附量为3. 2毫摩尔/克。实施例二本实施例与实施例一基本相同，所不同的是硅胶大分子引发剂的量为0. 4克，无 水三氯化铁的量为0. 0029克，亚氨基二乙酸的量为0. 0317克，抗坏血酸的量为0. 025克。 反应在55摄氏度下进行32小时。合成得到的硅胶接枝聚丙烯腈吸附材料对汞离子的吸附量为2. 6毫摩尔/克。实施例三(1).合成聚苯乙烯微球引发剂。25. 3克聚苯乙烯微球放入50毫升的氯磺酸中反 应72h，将氯磺化的聚苯乙烯微球放入15毫升2-甲基吡咯烷酮和12毫升的正丙胺溶液中 0摄氏度下反应10小时，取10克酰胺化的聚合物微球放入50毫升，含有26%活性氯的商 品漂白剂中，冰箱中反应3天，产品经洗涤后室温干燥24小时，备用。(2).将0. 0024克无水三氯化铁、0. 0264克亚氨基二乙酸溶解到30毫升N，N- 二 甲基甲酰胺中，0. 74克聚苯乙烯微球改性大分子引发剂、0. 0312克抗坏血酸溶解在26毫升 丙烯腈中，依次加入到反应瓶中充氮除氧至少1次，将反应瓶放入65摄氏度的恒温油浴中 聚合。反应60小时，产物经浓盐酸洗涤，沉淀，抽滤，干燥。改性步骤与实例一相同。合成得到的聚苯乙烯微球接枝聚丙烯腈吸附材料对汞离子的吸附量为3. 0毫摩 尔/克。实施例四本实施例与实施例三基本相同，所不同的是大分子引发剂改性聚苯乙烯微球为 0. 5克，无水三氯化铁为0. 0019克，亚氨基二乙酸的量为0. 022克，抗坏血酸的量为0. 0466 克。反应在70摄氏度下进行48小时。改性步骤与实例一相同。合成得到的聚苯乙烯微球接枝聚丙烯腈吸附材料对汞离子的吸附量为2. 3毫摩尔/克。权利要求，其特征是采用电子转移再生催化剂引发的原子转移自由基活性聚合反应在改性大分子引发剂表面接枝聚丙烯腈，利用盐酸羟胺对所得产物进行化学改性。2.根据权利要求1所述的，其特征是所述的改性 大分子引发剂为经硅烷偶联剂改性后的硅胶或经氯磺酸、正丙胺、次氯酸钠改性后的聚苯 乙烯微球。3.根据权利要求1和2所述的，其特征是将催化 剂无水三氯化铁、配体亚氨基二乙酸溶解到溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，将改性大分子引 发剂、还原剂抗坏血酸溶解在单体丙烯腈中，其中，丙烯腈与改性大分子引发剂的摩尔比为 200 0.5 200 1. 5，丙烯腈与无水三氯化铁的摩尔比为200 0. 005 200 0.015， 无水三氯化铁与亚氨基二乙酸的摩尔比为1 5 1 15，无水三氯化铁与抗坏血酸的摩 尔比为1 5 1 15，丙烯腈与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1 2 2 3，丙烯腈 的摩尔浓度为5 8摩尔/升，聚合反应温度为55 70摄氏度，反复充氮除氧至少1次， 反应时间至少12小时，产物经浓盐酸洗涤，沉淀，抽滤，干燥。全文摘要本专利技术公开了，其特点是利用电子转移再生催化剂引发原子转移自由基聚合在改性大分子引发剂表面接枝链长基本一致的聚丙烯腈，然后利用盐酸羟胺对接枝产物进行改性，得到对金属离子具有良好吸附性能的吸附材料。文档编号C08F8/32GK101899132SQ20101024511公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月26日 优先权日2010年7月26日专利技术者宗光喜, 曲荣君, 王春华, 陈厚 申请人:鲁东大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯腈吸附材料的制备方法，其特征是：采用电子转移再生催化剂引发的原子转移自由基活性聚合反应在改性大分子引发剂表面接枝聚丙烯腈，利用盐酸羟胺对所得产物进行化学改性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈厚，宗光喜，王春华，曲荣君，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：37