一種高表面積多孔吸附材料及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明涉及高表面積多孔吸附材料及其制備方法和應用，將1-10份的PEI兩親體、30-70份的烯烴/二烯烴、10-30份的致孔劑和1份自由基引發劑混合作為油相，攪拌下將相當于油相8-9倍體積、pH為7-9的水滴入油相，形成乳液，繼續攪拌，然后在60-80℃下孵化5-24小時，用低級醇洗滌所得多孔固體并干燥，得到高表面積多孔吸附材料。與現有技術相比，本發明的多孔吸附材料能吸附水中的陰離子性有機物如各種染料、苯酚等，使其典型殘留濃度分別降低到百萬分之一以下。由于該材料密度小、尺寸大，很容易從水中分離出來。該吸附劑能通過堿處理再生。
【專利說明】-種高表面積多孔吸附材料及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于吸附功能材料和水凈化領域，具體涉及一種高表面積多孔吸附材料及 其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 據統計，全世界有12億人缺乏安全水，每天有約有3900兒童死于由水和人體排出 物傳播的疾病，更多的人正在遭受水基污染物的危害。未來，隨著北極冰川的消退，可能導 致亞洲的幾條重要河流流量減少，15億人將因此受影響。同時，工業化、城市化和人口增長 將加劇清潔水的緊張。開發水凈化技術勢在必行，特別是低投入、低運行成本、易推廣的水 處理技術。
[0003] 水污染物的種類很多，該些污染物通過飲水和食物鏈傳遞給人類。有機污染物是 其中重要一類。該些污染物經生態循環和代謝中間物進入人體。各種藥物、抗生素、激素等 通過人畜尿液進入水體，微量存在即可發揮其生理調節作用；各種化學合成品如表面活性 齊U，它一般并不直接體現明顯毒性，但間接發揮不利作用。表面活性劑通過廚衛洗涂等在城 市污水中廣泛存在，達到一定濃度后使水體富營養化，并可增溶毒性物。有機染料，少量染 料就足W充分吸收陽光，導致水體缺氧和水生動植物的死亡和水體生態環境的破壞。某些 染料如苯胺類具有明顯的致癌性。
[0004] 該些污染物性質迴異，有的親油，有的親水；有的陽離子性，有的陰離子性。要高效 清除各種污染物，必須根據明確的超分子作用基礎來裁制合成各種吸附劑，但該常導致高 成本的水處理。常規吸附劑如活性炭具有較為廣泛的吸附性，但殘留濃度偏高，不滿足高質 量的飲用水要求。其他方法多數屬于化學密集和能源密集技術，可持續性不佳，且每種方法 都有缺點。氧化法和還原法都可能產生新的有毒物，如氧化法可使無毒的漠負離子轉變為 有毒的漠酸根負離子。同生物法一樣，化學法難W處理痕量污染物。
[0005] 水處理吸附材料既需要微觀特定結構，還需要具有宏觀尺寸。現在已有許多納米 材料能高效捕捉污染源，但由于尺寸太小，難W有效分離，因此尚不具備實用意義。為了便 于分離，宏觀多孔材料成了目前看來比較理想的選擇。多孔高表面聚合物材料早在I960年 代就通過高內相乳化（hi曲internal phase emulsion ;HIP巧聚合法獲得，具有輕質、開孔 和高表面特性，且合成方法簡便實用的優點。但通常需要在大量表面活性劑存在下才能合 成，該些表面活性劑的使用不僅增加了成本，還需要采用后處理去除。另外，該法制得的材 料尚須進一步進行表面化學功能化才能作為功能材料。后來發現某些固體無機粒子如二氧 化娃、二氧化鐵等，較少的用量就足W代替乳化劑進行HIPE，或者利用兩嵌段的兩親性聚合 物代替表面活性劑，同樣可W獲得高表面多孔材料。其特點是無需進行表面活性劑的清除， 但該些穩定劑本身通常并不發揮吸附功能，特別是針對水中污染物而言。
[0006] 傳統的HIPE方法采用H步法來獲得多孔吸附材料；（1)表面活性劑輔助HIPE，（2) 洗涂除去表面活性劑，（3)表面官能化。該樣的多步物理化學過程導致高成本，且第H步的 實現往往不理想。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種高表面積多孔 吸附材料及其制備方法和應用。
[0008] 本發明的目的可W通過W下技術方案來實現：
[0009] 本發明第一方面提供一種高表面積多孔吸附材料。
[0010] 本發明的高表面積多孔吸附材料為油相與8?9倍體積油相的水攬拌后，賠化并 洗涂所得的多孔固體；其中油相由W下成分混合形成；PEI兩親體1-10份、帰姪/二帰姪 30-70份、致孔劑10-30份、自由基引發劑1份。該高表面積多孔吸附材料具有吸附功能的 陽I兩親體均勻而有序地排布在多孔基材表面，且多孔吸附材料W毫米級W上尺寸存在。
[0011] 所述的陽I兩親體由PEI (聚己撐亞胺）和端基帶環氧基的環氧化合物反應合成 而得，其中PEI所占的質量分數為0. 08?40%，優選為PEI所占的質量分數為1?25%。 體現為合成條件中PEI和端基帶環氧基的環氧化合物的投料量滿足；端基帶環氧基的環氧 化合物與PEI的氨基氨摩爾比大0. 05,特別是大于0. 1。
[001引所述的PEI的分子量在800 W上，且為線性或支化結構，優選是支化結構。
[0013] 所述的端基帶環氧基的環氧化合物選自下面化合物中的任選一種或幾種共用：
[0014]
【權利要求】
1. 一種高表面積多孔吸附材料，其特征在于，為油相與8?9倍體積油相的水攪拌后， 孵化并洗滌所得的多孔固體； 其中油相由以下成分混合形成： ΡΕΓ兩親體 1-10份， 烯徑/二烯烴 30-70份； 致孔劑 10-30份： 自由基引發劑 1份。
2. 根據權利要求1所述的一種高表面積多孔吸附材料，其特征在于，所述的PEI兩親 體由PEI和端基帶環氧基的環氧化合物反應合成而得，其中PEI所占的質量分數為0. 08? 40%。
3. 根據權利要求2所述的一種高表面積多孔吸附材料，其特征在于，所述的PEI兩親體 中，PEI所占的質量分數為1?25%。
4. 根據權利要求2所述的一種高表面積多孔吸附材料，其特征在于，所述的PEI的分子 量在800以上，且為線性或支化結構；所述的端基帶環氧基的環氧化合物選自下面化合物 中的任選一種或幾種共用：
上面式1?式4中，η> 9。
5. 根據權利要求1所述的一種高表面積多孔吸附材料，其特征在于，所述的烯烴/二烯 烴由單烯烴與二烯烴混合而成,且單烯烴/二烯烴=2 : 8?9 : 1。
6. 根據權利要求1所述的一種高表面積多孔吸附材料，其特征在于，所述的致孔劑選 自甲苯或2-氯乙基苯，所述的自由基引發劑選自偶氮二異丁腈。
7. -種如權利要求1所述的高表面積多孔吸附材料的制備方法，其特征在于，將1-10 份的PEI兩親體、30-70份的烯烴/二烯烴、10-30份的致孔劑和1份自由基引發劑混合作 為油相，攪拌下將相當于油相8-9倍體積、pH為7-9的水滴入油相，形成乳液，繼續攪拌，然 后在60-8(TC下孵化5-24小時，用低級醇洗滌所得多孔固體并干燥，得到高表面積多孔吸 附材料。
8. 根據權利要求7所述的一種高表面積多孔吸附材料的制備方法，其特征在于，所述 的低級醇選自甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。
9. 一種如權利要求1所述的高表面積多孔吸附材料的應用，其特征在于，直接將高表 面積多孔吸附材料投入水中靜置或攪拌，對于陰離子性有機物進行吸附，吸附完成后直接 將高表面積多孔吸附材料撈出或通過大孔濾網收集分離。
10.根據權利要求9所述的一種高表面積多孔吸附材料的應用，其特征在于，將吸附完 成的高表面積多孔吸附材料投入堿水中，待被吸附的陰離子性有機物不再釋放后，用水洗 滌再生。
【文檔編號】C08J9/28GK104437430SQ201410663000
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】萬德成, 葉永連, 馮燕燕 申請人:同濟大學