苯吸附材料及其製備方法

2023-05-12 17:45:11 2

專利名稱：苯吸附材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種多孔材料及其製備方法，尤其涉及一種疏水微孔的苯乙烯-二乙 烯基苯共聚物及其製備方法。
背景技術：
苯是芳香族化合物，室溫下為無色液體，易燃，易揮發，接觸過量的苯容易發生中 毒。而且苯分子是一種常見汙染物，其毒性、用量均較大，尋找合適的苯吸附材料對環保、工 業化學等有著重大的意義。其中，苯洩漏事故的處置方法更是需要完善考慮的問題。苯洩露事故的應急處置一般方法主要包括切斷火源，逐速將洩露汙染區人員撤 離至安全地帶，並進行隔離，嚴格限制出入。小量洩漏時，儘可能使用密閉容器收集洩露液， 用砂土、活性碳或其他惰性材料吸收殘液，或者使用不燃性分散劑製成的乳液刷洗，洗液稀 釋後放入廢水系統處理。大量洩漏時，構築圈提或挖坑收容，用泡沫覆蓋，降低蒸氣災害或 使用噴霧狀水冷卻和稀釋蒸氣。當苯發生洩露後，滲出的液體苯一部分在地面形成液池，一般採用棉織品覆蓋吸 附，或使用泡沫覆蓋降低其揮發量；一部分滲入地面，當地面為泥土時，一般將受汙染泥土 崛起裝入包裝袋運到指定地點處理，當地面材質為混凝土時，一般使用高壓蒸汽清洗。同 時，當洩露的苯以蒸汽形式向大氣擴散時，一般採取向空氣中噴灑霧狀水冷卻和稀釋蒸氣 的方式降低苯對周圍大氣的汙染。此外，水面上苯洩漏的問題至今未有較為合適的處理方法，研製出一種能夠在水 表面吸附大量洩漏苯的材料很有必要。該材料必須滿足以下三個特性，方能達到要求第 一，該材料必須能夠吸附大量苯分子；第二，該材料必須高度疏水，否則即使吸附了苯，也會 帶入水相，達不到分離目的；第三，該材料必須易於從水表面分離，易簡化吸附後續的處理步驟。Guan Lianxiu 等[Studi es in Surface Science and Catalysis，2007，165 : 885-888.]通過含氫聚甲基矽氧烷(PMHS)和正矽酸乙酯(TE0S)為矽源，在無模板劑、室溫 的條件下合成了疏水微孔/介孔材料，雖然對於苯分子具有一定的吸附分離能力，但是，其 吸附量較小，不能滿足實際應用的需要。

發明內容
本發明的目的是公開一種苯吸附材料及其製備方法，以克服現有技術存在的上述 缺陷，滿足有關領域的需要。所述的苯吸附材料，為苯乙烯_ 二乙烯基苯共聚物，苯乙烯的質量為二乙烯基苯 的質量的10 30%，水的質量為二乙烯基苯的質量的0 100%。優選的，苯乙烯的質量為二乙烯基苯的質量的20 25%，水的質量為二乙烯基苯
的質量的0%。本發明所涉及的苯吸附材料的製備方法，包括如下步驟以苯乙烯(St)、二乙烯基苯(DVB)為單體，以偶氮二異丁腈(AIBN)為聚合引發劑，以四氫呋喃(THF)作為溶劑和 模板劑，或者再加入水作為共溶劑進行反應，然後將反應產物進行室溫真空乾燥，真空度 為-0. 06MPa -0. IMPa，乾燥時間為8 72小時，獲得苯乙烯-二乙烯基苯共聚物；各個組分的質量比為苯乙烯二乙烯基苯偶氮二異丁腈四氫呋喃=0. 001 100 1 0. 001 1 4 400 ；四氫呋喃和水質量比為10 12 1 ；反應溫度為20 300°C，反應時間為1 300小時；本發明較好的實施條件是各個組分的質量比為苯乙烯二乙烯基苯偶氮二異丁腈四氫呋喃=0.05 1 1 0. 05 20 40。反應溫度為60 180°C，反應時間為12 72小時。單體苯乙烯的加入量不能過多，以加入二乙烯基苯質量的22 27%較好，優選 25%宜，此時吸附量最大，且相對成本較低。而水的加入對該材料吸附苯無提高作用。本發明的方法，為一種苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的溶劑熱合成方法，獲得的材 料，具有很高的親油性和疏水性，可以在油水共存的情況下吸附有機物，對苯的吸附量達到 1600% (18mL/g)，且不溶於水，吸附後的有機相為凝膠狀，可以通過過濾或類似方法除去， 後處理簡便。


圖1為實施例1的產物的熱重分析(TGA)圖。圖2為實施例1的產物的吸附_脫附等溫線(BET)圖。圖3為實施例1的產物的透射電子顯微鏡(TEM)圖。圖4為苯吸附量隨不同材料的變化關係圖。圖5為吸附材料的溶脹率對比圖。
具體實施例方式下面的實例將對本發明提供的苯吸附材料的合成方法作進一步說明。以下實施例 中使用的符號的含義是以DVB為質量基準1，其他物料與DVB的質量相對比例為其前面的數字。實施例1將2g 二乙烯基苯、0. 5g苯乙烯作為單體，0. lg偶氮二異丁腈作為引發劑，26. 6g 四氫呋喃作為溶劑和模板劑，在室溫下攪拌5小時使其充分混勻，然後轉入聚四氟乙烯反 應釜中，將反應釜放置在120°C的烘箱中，靜置，溶劑熱反應48h。將反應釜取出，真空度 為-0. 08MPa下室溫真空乾燥48h，得到DVB-0. 25St。產物的熱重分析(TGA)圖見圖1，產物的吸附-脫附等溫線(BET)圖見圖2。產物 的透射電子顯微鏡(TEM)圖見圖3。由圖3可見，該材料為多孔結構。
苯吸附量採用如下的方法進行檢測，檢測結果見圖4。首先稱取一定質量的吸附材料，置於燒杯中；然後分批次逐漸加入待吸附的苯，每 次加入後，讓其充分吸附，吸附完成後再加入下一批苯；如此循環，直到該材料對苯不能完 全吸附(即有殘餘苯)，此時記下加入的有機物含量，即可得到該材料對苯的吸附量。溶脹率採用如下方法進行檢測，結果見圖5。首先將待測樣品研成均勻粉末，置於量筒中，讀出體積VI ；其次加入一定量的有 機物，讓其充分吸附和溶脹；然後待吸附穩定後，讀出體積V2 ；最後用V2/V1即可得到該材 料的溶脹率。實施例2將2g 二乙烯基苯、0.5g苯乙烯作為單體，0. lg偶氮二異丁腈作為引發劑，26. 6g四 氫呋喃作為溶劑和模板劑，2g水作為共溶劑，在室溫下攪拌5小時，混勻，然後轉入聚四氟 乙烯反應釜中，將反應釜放置在120°C的烘箱中，靜置，溶劑熱反應48h。將反應釜取出，真 空度為-0. 08MPa下室溫真空乾燥48h，得到DVB-0. 25 St_H20。檢測方法同實施例1。溶脹率，結果見圖5。苯吸附量檢測結果見圖4。實施例3將2g 二乙烯基苯、0.5g苯乙烯作為單體，0. lg偶氮二異丁腈作為引發劑，26. 6g四 氫呋喃作為溶劑和模板劑，在室溫下攪拌5小時使其充分混勻，然後轉入聚四氟乙烯反應 釜中，將反應釜放置在120°C的烘箱中，靜置，溶劑熱反應48h。將反應釜取出，室溫空氣中 靜置乾燥，得到DVB-0. 25St-air。檢測方法同實施例1。溶脹率，結果見圖5。苯吸附量檢測結果見圖4。
權利要求
苯吸附材料，其特徵在於，為苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，苯乙烯的質量為二乙烯基苯的質量的10～30％，水的質量為二乙烯基苯的質量的0～100％。
2.根據權利要求1所述的苯吸附材料，其特徵在於，苯乙烯的質量為二乙烯基苯的質 量的20 25%，水的質量為二乙烯基苯的質量的0%。
3.苯吸附材料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟以苯乙烯、二乙烯基苯為單 體，以偶氮二異丁腈為聚合引發劑，以四氫呋喃作為溶劑和模板劑，或者再加入水作為共溶 劑進行反應，然後將反應產物進行真空乾燥，獲得苯乙烯_ 二乙烯基苯共聚物。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，質量比為苯乙烯二乙烯基苯= 0.001 100 1。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，質量比為苯乙烯二乙烯基苯= 0. 05 1 1。
6.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，各個組分的質量比為苯乙烯二乙烯基苯偶氮二異丁腈四氫呋喃=0. 001 100 1 0. 001 1 4 400。
7.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，各個組分的質量比為苯乙烯二乙烯基 苯偶氮二異丁腈四氫呋喃=0.05 1 1 0. 05 20 40。
8.據權利要求3所述的方法，其特徵在於，反應溫度為20 300°C，反應時間為1 300小時。
9.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，反應溫度為60 180°C，反應時間為12 72小時。
10.根據權利要求3 9任一項所述的方法，其特徵在於，真空乾燥時，真空度 為-0. 06MPa -0. IMPa，乾燥時間為8 72小時。
全文摘要
本發明提供了一種苯吸附材料及其製備方法。苯吸附材料為苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，苯乙烯的質量為二乙烯基苯的質量的10～30％，水的質量為二乙烯基苯的質量的0～100％。製備方法包括如下步驟以苯乙烯、二乙烯基苯為單體，以偶氮二異丁腈為聚合引發劑，以四氫呋喃作為溶劑和模板劑，或者再加入水作為共溶劑進行反應，然後將反應產物進行真空乾燥，獲得苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。本發明獲得的材料，具有很高的親油性和疏水性，可以在油水共存的情況下吸附有機物，對苯的吸附量達到1600％(18mL/g)，且不溶於水，吸附後的有機相為凝膠狀，可以通過過濾或類似方法除去，後處理簡便。
文檔編號B01J20/30GK101875005SQ201010228029
公開日2010年11月3日 申請日期2010年7月15日 優先權日2010年7月15日
發明者劉桂玲, 夏昕, 李安, 楊東, 楊志劍, 武慶斌, 胡建華, 陳丹 申請人:上海市安全生產科學研究所;復旦大學