一種納米巰基聚倍半硅氧烷對位芳綸纖維復合吸附劑的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種吸附劑的制備方法，尤其設及一種復合吸附劑的制備方法，屬于 吸附材料技術領域。
【背景技術】
[0002] 由于當代工業W及生活污水的排放等等，重金屬污染狀況變得日趨嚴峻，據調查 現代水體重金屬污染率高達80.1%。而且中國各大城市的耕地，均遭受到不同程度的重金 屬污染。重金屬污染會對人W及動植物造成嚴重的危害，會抑制一些植物的光合作用和呼 吸作用，會降低動物細胞酶的活性，一些重金屬會致癌等等。目前常用的廢水凈化處理技術 主要有Ξ類，即物理處理法、化學處理法和生物處理法。物理和化學方法主要包括W下幾 種:馨合樹脂法、沉淀法、高分子捕集劑法、膜分離技術、活性炭吸附、天然沸石吸附法、離子 交換法等，用吸附來收集廢水中的重金屬離子，選擇性好，廉價，吸附量大，得到了廣泛的應 用。
[0003] 聚倍半硅氧烷作為吸附劑具有很多優異性能，例如：吸附效果好，價格低廉，具有 良好的耐熱性能，化學性質穩定等優點。因此，含有吸附功能基的聚倍半硅氧烷在處理重金 屬污染方面具有很廣泛的應用。但是聚倍半硅氧烷具有自身的缺點，例如:塊狀的聚倍半娃 氧燒在吸附重金屬后，很難回收重復再利用等等，同時聚倍半硅氧烷由于娃氧鍵的內部交 聯會把一些具有吸附功能的基團包裹覆蓋，降低了吸附官能團的利用率。
[0004] 芳絕作為一種新興的高分子材料，有其很多優良的性能，例如:耐酸耐堿，機械強 度高，耐高溫等優良的性能。但是隨著芳絕產量的提升，大量廢棄芳絕閑置，由于芳絕具有 的優良性能，常規方法難W處理，因此許多芳絕被填埋，如何合理利用廢棄芳絕，實現回收 資源的再利用，一直是研究的熱點。
[0005] 因此，將芳絕纖維與聚倍半硅氧烷進行結合，制備納米琉基聚倍半硅氧烷對位芳 絕纖維復合吸附劑，芳絕纖維表面的聚倍半硅氧烷，與塊狀的聚倍半硅氧烷相比，極大地避 免了聚倍半硅氧烷娃氧鍵的內部交聯，芳絕纖維表面的納米顆粒狀的聚倍半硅氧烷有更多 的吸附功能基團暴露在吸附劑表面，提局了功能基團接觸溶液的比表面積，提局了吸附功 能基得利用率，從而提高了吸附量。同時相比較聚倍半硅氧烷的粉末狀固體，吸附后的重金 屬離子變得更容易回收利用，而且能夠使廢棄芳絕得到合理的利用，運兩種廉價的原料生 成的復合吸附劑，具有成本低，物理化學性能穩定，吸附速率高，吸附量大，選擇性好等優 點。
【發明內容】
[0006] 本發明針對現有聚倍半硅氧烷吸附重金屬后難W回收利用的問題和廢棄芳絕纖 維的再利用問題，提供一種納米琉基聚倍半硅氧烷對位芳絕纖維復合吸附劑的制備方法。
[0007] 本發明解決上述技術問題的技術方案如下：
[000引一種納米琉基聚倍半硅氧烷對位芳絕纖維復合吸附劑的制備方法，其特征在于， 包括如下步驟：
[0009] 1)將對位芳絕纖維分別用甲苯、丙酬和乙醇抽提，烘干；
[0010] 2)于氮氣保護下將化Η與無水二甲基亞諷混合，60~70°C下攬拌反應至變為透明 溶液后，降溫；
[0011] 3)向步驟2)所得溶液中加入步驟1)所得的對位芳絕纖維，所述的化Η與對位芳絕 纖維的摩爾比為1:1~1:10，于25~30°C下攬拌，對芳絕纖維表面進行金屬化，6~12小時后 向其中加入環氧氯丙烷發生取代反應，所述環氧氯丙烷與化Η的摩爾比為1:1，反應完后將 所得產品用乙醇抽提后烘干得產品I;
[0012] 4)于氮氣保護下將步驟3)所得產品I與氨基硅烷偶聯劑混合，二甲基亞諷為溶劑， 所述氨基硅烷偶聯劑與步驟2)中化Η的摩爾比為1:1~10:1，60~80°C下攬拌反應，將所得 產品用乙醇抽提后烘干得產品Π ;
[0013] 5)于氮氣保護下將步驟4)所得產品Π 與含琉基功能基的硅烷偶聯劑混合，二甲基 亞諷為溶劑，所述含琉基功能基的硅烷偶聯劑與步驟2)中化Η的摩爾比為1:1~16:1，于60 ~80°C下攬拌反應，所得產品采用溶膠-凝膠法進行水解聚合，然后陳化，使用無水乙醇抽 提，干燥得琉基聚倍半硅氧烷對位芳絕纖維復合吸附劑。
[0014] 進一步，步驟5)中所述溶膠-凝膠法的具體步驟如下:于攬拌下向反應所得產品中 逐滴加入5~8ml的0.014g/ml的NH4F溶液，待溶液停止放熱后繼續攬拌24小時。
[001引進一步，步驟5)中所述的陳化工藝如下：陳化時間8~14天，溫度50~80°C。
[0016] 進一步，步驟4)和5)中所述的含琉基功能基的聚倍半硅氧烷為3-琉基丙基Ξ甲氧 基硅烷、3-琉基丙基Ξ乙氧基硅烷中的一種。
[0017] 進一步，步驟3)中取代反應的反應時間為12~24小時。
[001引進一步，步驟4)中所述的反應時間為12~48小時。
[0019 ] 進一步，步驟5)中所述的反應時間為8~16小時。
[0020] 本發明還要求保護采用上述的制備方法制備得到的納米琉基聚倍半硅氧烷對位 芳絕纖維復合吸附材料W及上述復合吸附材料在吸附重金屬領域的應用。
[0021] 本發明的有益效果是：
[0022] 1)與塊狀的聚倍半硅氧烷相比，極大地避免了聚倍半硅氧烷娃氧鍵的內部交聯， 使更多的吸附功能基團暴露在纖維表面，制備得到的琉基聚倍半硅氧烷對位芳絕纖維復合 吸附劑能提高吸附劑吸附功能基的利用率，增加吸附劑與含重金屬離子溶液接觸的比表面 積，從而提局吸附量；
[0023] 2)能使聚倍半硅氧烷吸附劑吸附重金屬后變得易提取易回收，同時使吸附劑的化 學性質變得更加穩定，同時實現了廢棄芳絕資源的再利用，解決重金屬污染造成的環境問 題。
[0024] 3)復合吸附劑具有成本低，物理化學性能穩定，吸附速率高，吸附量大，選擇性好 等優點。
【附圖說明】
[0025] 圖1為對位芳絕纖維與實施例1所得產品的紅外譜圖；
[0026] 圖2為對位芳絕纖維的掃描電鏡圖片；
[0027] 圖3為實施例2所得產品的掃描電鏡圖片
[0028] 圖4為實施例3所得產品的掃描電鏡圖片；
[0029] 圖5為實施例4所得產品的掃描電鏡圖片；
[0030] 圖6為實施例5所得產品的掃描電鏡圖片；
[0031] 圖7為各個實施例所得產品對不同重金屬離子的吸附效果示意圖；
[0032] 圖1中，線1為對位芳絕纖維的紅外譜圖；線2為實施例1所得產品的紅外譜圖。
【具體實施方式】
[0033] W下結合實例對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并 非用于限定本發明的范圍。
[0034] 實施例1:
[0035] 1)將對位芳絕纖維放入索氏提取器中，依次用甲苯、丙酬、乙醇抽提24小時，后置 于6(TC的烘箱中烘干；
[0036] 2)將250ml的Ξ 口燒瓶中持續充氮氣5分鐘后，向Ξ 口燒瓶中加入化Η粉末0.4054g (17mm〇l)，隨后向其中加入150ml二甲基亞諷(2100mmol)，升溫至70°C攬拌條件下反應45分 鐘，待溶液變為透明淡黃色溶液后，降溫至30°C ;
[0037] 3)向步驟2)所得溶液中加入2.4g步驟1)所得的對位芳絕纖維，對位芳絕纖維與 化Η的摩爾比為3:5,于30°C條件下反應12小時后向其中加入1.3ml環氧氯丙烷發生取代反 應，環氧氯丙烷與N址的摩爾比為1:1，繼續反應24小時后將所得產品用乙醇抽提24小時，置 于烘箱中烘干得產品I;
[003引 4)將產品I加入到充滿氮氣的250ml的Ξ 口燒瓶中，向燒瓶內加入150ml的二甲基 亞諷溶劑和3g的3-琉基丙基二甲氧基硅烷，3-琉基丙基二甲氧基硅烷與化Η的摩爾比為1: 1，于7(TC下攬拌反應48小時，將所得產品用乙醇抽提24小時，置于烘箱中烘干得產品Π ;
[0039] 5)向充滿氮氣的250mlS 口燒瓶中加入120ml的二甲基亞諷溶劑，向燒瓶內加入產 品Π 和3g的3-琉基丙基二甲氧基硅烷，3-琉基丙基二甲氧基硅烷與化Η的摩爾比為1:1，于 60°C下攬拌反應8小時，取出所得溶液及纖維置于燒杯中，向其中加入0.014g/ml的NH4F溶 液5ml后繼續攬拌24小時，之后將反應物和溶劑轉移至聚丙締瓶中于50°C條件下陳化8天， 將芳絕纖維取出，用無水乙醇抽提80小時，置于真空干燥箱中干燥得琉基聚倍半硅氧烷對 位芳絕纖維復合材料。
[0040] 實施例2:
[0041] 1)將對位芳絕纖維放入索氏提取器中，依次用甲苯、丙酬、乙醇抽提24小時，后置 于6(TC的烘箱中烘干；
[0042] 2)將250ml的Ξ 口燒瓶中持續充氮氣5分鐘后，向Ξ 口燒瓶中加入化Η粉末0.4054g (17mm〇l)，隨后向其中加入100ml二甲基亞諷（1400mmol)，升溫至70°C攬拌條件下反應45分 鐘，待溶液變為透明淡黃色溶液后，降溫至30°C ;
[0043] 3)向步驟2)所得溶液中加入8g步驟1)所得的對位芳絕纖維，對位芳絕纖維與化Η 的摩爾比為2:1，于30°C條件下反應8小時后向其中加入1.3ml的環氧氯丙烷發生取代反應， 環氧氯丙烷與化Η的摩爾比為1:1，繼續反應12小時后將所得產品用乙醇抽提24小時，置于 烘箱中烘干得產品I;
[0044] 4)將產品I加入到充滿氮氣的250ml的Ξ 口燒瓶中，向燒瓶內加入150ml的二甲基 亞諷溶劑和6g的3-琉基丙基二甲氧基硅烷，3-琉基丙基二甲氧基硅烷與化Η的摩爾比為2: 1，于7(TC下攬拌反應36小時，將所得產品用乙醇抽提24小時，置于烘箱中烘干得產品Π ;
[0045] 5)向充滿氮氣的250mlS 口燒瓶中加入120ml的二甲基亞諷溶劑，之后向燒瓶內加 入廣品Π 和12g的3-琉基丙基二甲氧基硅烷，3-琉基丙基二甲氧基硅烷與化Η的摩爾比為4: 1，70°C條件下攬拌反應10小時，取出所得溶液及纖維置于燒杯中，向其中加入0.014g/ml的 NH4F溶液5ml后繼續攬拌24小時，之后將反應物和溶劑轉移至聚丙締瓶中于60°C條件下陳 化9天，將芳絕纖維取出，用無水乙醇抽提80小時，置于真空干燥箱中干燥得琉基聚倍半娃 氧燒對位芳絕纖維復合材料。
[0046] 實施例3:
[0047] 1)將對位芳絕纖維放入索氏提取器中，依次用甲苯、丙酬、乙醇抽提24小時，后置 于6(TC的烘箱中烘