一種海綿狀應急吸附材料及其製備方法
2023-05-12 06:24:36 1
一種海綿狀應急吸附材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種海綿狀應急吸附材料及其製備方法，屬於環境材料合成與應用領域。本發明採用人工合成高分子材料為基質，通過接枝聚合和胺衍生物的親核取代反應，即以聚乙烯醇海綿為骨架，表面通過接枝反應和修飾合成，製得海綿狀應急吸附材料。該製備方法簡單、原料價格低廉，所製備的海綿吸附材料韌性大、具有高親水性的孔道和表面，能夠通過孔道和表面的基團作用快速、高效的去除水中多種重金屬離子，對鎳、銅、鉛等重金屬離子的平衡吸附時間僅為10分鐘左右，且吸附後的海綿易於回收，可再生後重複使用。特別適用於河道、湖泊等天然水體發生的突發重金屬水汙染事件的應急處置。
【專利說明】一種海綿狀應急吸附材料及其製備方法
【技術領域】:
[0001]本發明公開了一種應急吸附材料及其製備方法，更具體的說是一種海綿狀應急吸附材料及其製備方法。
【背景技術】:
[0002]近年來，環境突發汙染事件時有發生，尤其是因重金屬汙染導致的水汙染突發事件頻發。如何快速、高效去除水中重金屬離子成為水汙染控制研究領域的熱點問題。基於高分子聚合物材料的樹脂型吸附劑具有吸附容量大、結構可調控、易於再生等優勢被廣泛應用於廢水處理領域。但是傳統的顆粒樹脂在處理突發水汙染事故時存在以下的不足:1)顆粒狀樹脂需要在吸附柱或混合罐中與被汙染的水體接觸，很難在水流湍急、水面擾動劇烈的河道中原位淨化受汙染的水體；2)顆粒狀樹脂的吸附速率相對較低，很難短時間內處理大量受汙染的水體。採用纖維作為吸附材料應用到突發環境汙染事件的處置目前已經引起人們的重視。但是在纖維材料在水體中使用需要固著，否則容易相互纏繞以及被水流衝散流失，降低其利用率。
【發明內容】
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[0003]1、發明要解決的技術問題
[0004]針對現有纖維狀吸附材料對於實際水體應急處理需要固著，難以大範圍鋪展而帶來的局限性，本發明提供了一種應急吸附海綿及其製備方法，採用簡單易行的方法對聚乙烯醇(PVA)海綿進行預處理，通過接枝反應和胺衍生物的親核取代反應，製得含有異羥肟酸結構的新型海綿狀應急吸附材料。該發明所採用的海綿基質不具有芳香結構、生物毒性極低，高級別的PVA海綿甚至可以醫用，另外該新型海綿狀應急吸附材料合成步驟簡單，具有很高的親水性，能夠快速、高效的去除水中重金屬離子。
[0005]2、技術方案
[0006]本發明所提供的海綿狀應急吸附材料是採用PVA海綿經過接枝聚合和胺衍生物的親核取代反應製備的。
[0007]—種海綿狀應急吸附材料,其由以聚乙烯醇((polyvinyl alcohol,英文名稱縮寫為PVA，CAS號:9002-89-5，平均聚合度2000-3000)海綿為骨架，表面通過接枝反應和修飾
合成，其基本結構式如下:
[0008]
【權利要求】
1.一種海綿狀應急吸附材料，其特徵在於，其由以聚乙烯醇海綿為骨架，表面通過接枝反應和修飾合成，其基本結構式如下:
2.根據權利要求1所述的海綿狀應急吸附材料，其特徵在於，所述吸附材料為海綿狀，其骨架和表面具有快速去除重金屬離子的功能基團。
3.—種海綿狀應急吸附材料的製備方法，其步驟為: (1)PVA預處理a.抽提:將PVA海綿用有機溶劑在索氏抽提器中抽提8~12小時，然後在室溫下晾乾; b.溶脹:將經過抽提乾燥後的PVA海綿置於三頸燒瓶中，加入蒸餾水溶脹I~2小時，蒸餾水與海綿的質量比例為50~100:1，溶脹溫度為室溫； (2)配製反應乳液 將接枝單體、分散劑和水混合，其中接枝單體、分散劑和水的配比為11.1~18.3mL:Ig:100 ~151.7mL ； (3)接枝反應 將PVA海綿與步驟(2)配製的反應乳液混合後加入引發劑，抽提晾乾時PVA海綿、引發劑與反應乳液的比例為5g:1~2g:500mL或5g:1~2mL:500mL，在85~95°C下反應8~12小時，得到接枝海綿，丙酮清洗後50°C真空乾燥； (4)胺衍生物的親核取代反應a.將鹼、液態胺衍生物或固態胺衍生物、乳化劑和蒸餾水配製成反應液，其配製比例為2~3g:2 ~3mL:ImL:IOOmL 或 2 ~3g:2 ~3g:ImL:IOOmL ； b.將接枝海綿與上述反應液混合後，其中接枝海綿與步驟(4)-a中固態或液態胺衍生物的比例為lg:l~1.5g或lg:l~1.5mL，在45~60°C反應12~20小時，得到海綿狀應急吸附材料，蒸餾水清洗後50°C真空乾燥。
4.根據權利要求3所述的一種海綿狀應急吸附材料的製備方法，其特徵在於，所述步驟(2)的接枝單體為丙烯酸甲酯；分散劑為明膠、聚乙烯醇或者聚乙烯蠟。
5.根據權利要求3或4所述的海綿狀應急吸附材料的製備方法，其特徵在於，所述步驟(3)的引發劑為過氧化苯甲醯、過氧化二叔丁基或偶氮二異丁腈。
6.根據權利要求3所述的海綿狀應急吸附材料的製備方法，其特徵在於，所述步驟(4)的鹼為氫氧化鉀或氫氧化鈉；胺衍生物為質量分數為50%的輕胺水溶液、鹽酸輕胺或硫酸羥胺；乳化劑為聚氧乙烯脫水山梨醇油酸酯、油酸聚氧乙烯酯、或雙甘油聚丙二醇醚。
7. 根據權利要求3或4所述的海綿狀應急吸附材料的製備方法，其特徵在於，所述步驟(I)-a中所使用的有機溶劑抽提劑為丙酮、苯或石油醚。
【文檔編號】C02F1/62GK103464124SQ201310468896
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2013年10月9日
【發明者】王津南, 程澄, 楊欣, 陳晨 申請人:南京大學