CN101875005A - 苯吸附材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种苯吸附材料及其制备方法。苯吸附材料为苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，苯乙烯的质量为二乙烯基苯的质量的10～30％，水的质量为二乙烯基苯的质量的0～100％。制备方法包括如下步骤：以苯乙烯、二乙烯基苯为单体，以偶氮二异丁腈为聚合引发剂，以四氢呋喃作为溶剂和模板剂，或者再加入水作为共溶剂进行反应，然后将反应产物进行真空干燥，获得苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。本发明获得的材料，具有很高的亲油性和疏水性，可以在油水共存的情况下吸附有机物，对苯的吸附量达到1600％(18mL/g)，且不溶于水，吸附后的有机相为凝胶状，可以通过过滤或类似方法除去，后处理简便。
Description
技术领域
本发明涉及一种多孔材料及其制备方法，尤其涉及一种疏水微孔的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物及其制备方法。
背景技术
苯是芳香族化合物，室温下为无色液体，易燃，易挥发，接触过量的苯容易发生中毒。而且苯分子是一种常见污染物，其毒性、用量均较大，寻找合适的苯吸附材料对环保、工业化学等有着重大的意义。其中，苯泄漏事故的处置方法更是需要完善考虑的问题。
苯泄露事故的应急处置一般方法主要包括：切断火源，逐速将泄露污染区人员撤离至安全地带，并进行隔离，严格限制出入。小量泄漏时，尽可能使用密闭容器收集泄露液，用砂土、活性碳或其他惰性材料吸收残液，或者使用不燃性分散剂制成的乳液刷洗，洗液稀释后放入废水***处理。大量泄漏时，构筑圈堤或挖坑收容，用泡沫覆盖，降低蒸气灾害或使用喷雾状水冷却和稀释蒸气。
当苯发生泄露后，渗出的液体苯一部分在地面形成液池，一般采用棉织品覆盖吸附，或使用泡沫覆盖降低其挥发量；一部分渗入地面，当地面为泥土时，一般将受污染泥土崛起装入包装袋运到指定地点处理，当地面材质为混凝土时，一般使用高压蒸汽清洗。同时，当泄露的苯以蒸汽形式向大气扩散时，一般采取向空气中喷洒雾状水冷却和稀释蒸气的方式降低苯对周围大气的污染。
此外，水面上苯泄漏的问题至今未有较为合适的处理方法，研制出一种能够在水表面吸附大量泄漏苯的材料很有必要。该材料必须满足以下三个特性，方能达到要求：第一，该材料必须能够吸附大量苯分子；第二，该材料必须高度疏水，否则即使吸附了苯，也会带入水相，达不到分离目的；第三，该材料必须易于从水表面分离，易简化吸附后续的处理步骤。
Guan Lianxiu等[Studies in Surface Science and Catalysis，2007，165：885-888.]通过含氢聚甲基硅氧烷(PMHS)和正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，在无模板剂、室温的条件下合成了疏水微孔/介孔材料，虽然对于苯分子具有一定的吸附分离能力，但是，其吸附量较小，不能满足实际应用的需要。
发明内容
本发明的目的是公开一种苯吸附材料及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷，满足有关领域的需要。
所述的苯吸附材料，为苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，苯乙烯的质量为二乙烯基苯的质量的10～30％，水的质量为二乙烯基苯的质量的0～100％。
优选的，苯乙烯的质量为二乙烯基苯的质量的20～25％，水的质量为二乙烯基苯的质量的0％。
本发明所涉及的苯吸附材料的制备方法，包括如下步骤：以苯乙烯(St)、二乙烯基苯(DVB)为单体，以偶氮二异丁腈(AIBN)为聚合引发剂，以四氢呋喃(THF)作为溶剂和模板剂，或者再加入水作为共溶剂进行反应，然后将反应产物进行室温真空干燥，真空度为-0.06MPa～-0.1MPa，干燥时间为8～72小时，获得苯乙烯-二乙烯基苯共聚物；
各个组分的质量比为：
苯乙烯∶二乙烯基苯∶偶氮二异丁腈∶四氢呋喃＝0.001～100∶1∶0.001～1∶4～400；
四氢呋喃和水质量比为10～12∶1；
反应温度为20～300℃，反应时间为1～300小时；
本发明较好的实施条件是：
各个组分的质量比为：
苯乙烯∶二乙烯基苯∶偶氮二异丁腈∶四氢呋喃＝0.05～1∶1∶0.05∶20～40。
反应温度为60～180℃，反应时间为12～72小时。
单体苯乙烯的加入量不能过多，以加入二乙烯基苯质量的22～27％较好，优选25％宜，此时吸附量最大，且相对成本较低。
而水的加入对该材料吸附苯无提高作用。
本发明的方法，为一种苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的溶剂热合成方法，获得的材料，具有很高的亲油性和疏水性，可以在油水共存的情况下吸附有机物，对苯的吸附量达到1600％(18mL/g)，且不溶于水，吸附后的有机相为凝胶状，可以通过过滤或类似方法除去，后处理简便。
附图说明
图1为实施例1的产物的热重分析(TGA)图。
图2为实施例1的产物的吸附-脱附等温线(BET)图。
图3为实施例1的产物的透射电子显微镜(TEM)图。
图4为苯吸附量随不同材料的变化关系图。
图5为吸附材料的溶胀率对比图。
具体实施方式
下面的实例将对本发明提供的苯吸附材料的合成方法作进一步说明。以下实施例中使用的符号的含义是：
以DVB为质量基准1，其他物料与DVB的质量相对比例为其前面的数字。
实施例1
将2g二乙烯基苯、0.5g苯乙烯作为单体，0.1g偶氮二异丁腈作为引发剂，26.6g四氢呋喃作为溶剂和模板剂，在室温下搅拌5小时使其充分混匀，然后转入聚四氟乙烯反应釜中，将反应釜放置在120℃的烘箱中，静置，溶剂热反应48h。将反应釜取出，真空度为-0.08MPa下室温真空干燥48h，得到DVB-0.25St。
产物的热重分析(TGA)图见图1，产物的吸附-脱附等温线(BET)图见图2。产物的透射电子显微镜(TEM)图见图3。由图3可见，该材料为多孔结构。
苯吸附量采用如下的方法进行检测，检测结果见图4。
首先称取一定质量的吸附材料，置于烧杯中；然后分批次逐渐加入待吸附的苯，每次加入后，让其充分吸附，吸附完成后再加入下一批苯；如此循环，直到该材料对苯不能完全吸附(即有残余苯)，此时记下加入的有机物含量，即可得到该材料对苯的吸附量。
溶胀率采用如下方法进行检测，结果见图5。
首先将待测样品研成均匀粉末，置于量筒中，读出体积V1；其次加入一定量的有机物，让其充分吸附和溶胀；然后待吸附稳定后，读出体积V2；最后用V2/V1即可得到该材料的溶胀率。
实施例2
将2g二乙烯基苯、0.5g苯乙烯作为单体，0.1g偶氮二异丁腈作为引发剂，26.6g四氢呋喃作为溶剂和模板剂，2g水作为共溶剂，在室温下搅拌5小时，混匀，然后转入聚四氟乙烯反应釜中，将反应釜放置在120℃的烘箱中，静置，溶剂热反应48h。将反应釜取出，真空度为-0.08MPa下室温真空干燥48h，得到DVB-0.25 St-H2O。
检测方法同实施例1。
溶胀率，结果见图5。
苯吸附量检测结果见图4。
实施例3
将2g二乙烯基苯、0.5g苯乙烯作为单体，0.1g偶氮二异丁腈作为引发剂，26.6g四氢呋喃作为溶剂和模板剂，在室温下搅拌5小时使其充分混匀，然后转入聚四氟乙烯反应釜中，将反应釜放置在120℃的烘箱中，静置，溶剂热反应48h。将反应釜取出，室温空气中静置干燥，得到DVB-0.25St-air。
检测方法同实施例1。
溶胀率，结果见图5。
苯吸附量检测结果见图4。
Claims (10)
1.苯吸附材料，其特征在于，为苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，苯乙烯的质量为二乙烯基苯的质量的10～30％，水的质量为二乙烯基苯的质量的0～100％。
2.根据权利要求1所述的苯吸附材料，其特征在于，苯乙烯的质量为二乙烯基苯的质量的20～25％，水的质量为二乙烯基苯的质量的0％。
3.苯吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：以苯乙烯、二乙烯基苯为单体，以偶氮二异丁腈为聚合引发剂，以四氢呋喃作为溶剂和模板剂，或者再加入水作为共溶剂进行反应，然后将反应产物进行真空干燥，获得苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，质量比为：苯乙烯∶二乙烯基苯＝0.001～100∶1。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，质量比为：苯乙烯∶二乙烯基苯＝0.05～1∶1。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，各个组分的质量比为：
苯乙烯∶二乙烯基苯∶偶氮二异丁腈∶四氢呋喃＝0.001～100∶1∶0.001～1∶4～400。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，各个组分的质量比为：苯乙烯∶二乙烯基苯∶偶氮二异丁腈∶四氢呋喃＝0.05～1∶1∶0.05∶20～40。
8.据权利要求3所述的方法，其特征在于，反应温度为20～300℃，反应时间为1～300小时。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，反应温度为60～180℃，反应时间为12～72小时。
10.根据权利要求3～9任一项所述的方法，其特征在于，真空干燥时，真空度为-0.06MPa～-0.1MPa，干燥时间为8～72小时。
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