[發(fā)明專利]交聯(lián)聚苯乙烯負(fù)載低代數(shù)樹形分子吸附材料的制備及應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010191108.5
• 申請(qǐng)日: 2010-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101857652A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曲榮君;劉建慧;張盈;孫昌梅;紀(jì)春暖;王春華;陳厚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 魯東大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F12/08
• 分類號(hào): C08F12/08;C08F8/32;B01J20/26;B01J20/30
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明涉及吸附材料的制備方法及對(duì)金屬離子的吸附分離，尤其是以交聯(lián)聚苯乙烯為載體、以低代數(shù)樹形分子為官能團(tuán)的吸附材料的制備方法及其在金屬離子吸附與分離方面的應(yīng)用。

(二)背景技術(shù)：冶金、電子、化工、紡織等行業(yè)易排放大流量、低濃度的含汞、鉛、錳、鎘等重金屬離子廢水，這些廢水對(duì)環(huán)境的危害很大。此外，對(duì)工業(yè)廢水中的貴重金屬若不能回收利用，又會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)?；谟袡C(jī)聚合物為載體的螯合吸附材料常被用來(lái)從廢水、海水中分離回收金屬離子。而基于交聯(lián)聚苯乙烯球的螯合吸附材料具有合成簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉、吸附容量大、易洗脫和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。樹形大分子因具有精確的分子結(jié)構(gòu)，規(guī)整的分子構(gòu)型和像樹一樣的外形，且具有納米尺度的高度超支化單分散的特點(diǎn)，已引起廣泛的關(guān)注。但是以交聯(lián)聚苯乙烯球?yàn)檩d體的樹形分子吸附材料用于金屬離子的吸附分離方面的報(bào)道卻很少。氯甲基化的交聯(lián)聚苯乙烯球是許多功能高分子的前軀體，以其為吸附材料的載體，通過(guò)進(jìn)一步的反應(yīng)可引入含有未成鍵孤對(duì)電子的N，O，S，P等原子，這些原子能以孤對(duì)電子與金屬離子形成配位鍵，而各原子以樹形分子的形式分散于交聯(lián)聚苯乙烯載體表面所制得的吸附材料比通常的吸附材料具有更專一的選擇性，使其與金屬離子的結(jié)合力更強(qiáng)，選擇性更高。而樹形大分子通過(guò)高度的幾何對(duì)稱性、大量的官能團(tuán)以及分子內(nèi)存在空腔等特點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬或其離子的包埋和吸附，具有良好的螯合性能，在催化、生物工程、醫(yī)藥、光電、材料科學(xué)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

(三)發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的之一在于提供交聯(lián)聚苯乙烯負(fù)載的低代數(shù)樹形分子系列吸附材料、制備方法以及該系列吸附材料在金屬離子分離、提純方面的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到：

a、將一定量處理好的氯甲基化交聯(lián)聚苯乙烯球盛有甲醇的反應(yīng)器中，加入四氫呋喃溶脹氯甲基化交聯(lián)聚苯乙烯球，向其中加入多乙烯多胺(NH₂(C₂H₄N)_nH，n＝3，4)冰浴下攪拌0.5～3小時(shí)后，升溫至室溫反應(yīng)12～24小時(shí)，再升溫至60～80℃，攪拌12～48小時(shí)，其中多乙烯多胺的胺基與酯基的摩爾比≥1∶1，將反應(yīng)混合物冷卻，抽濾，用無(wú)水乙醇洗滌，真空抽濾后再以無(wú)水乙醇為溶劑經(jīng)索氏提取器抽提、烘干，得到交聯(lián)聚苯乙烯負(fù)載的以氨基結(jié)尾的第1.0代樹形分子吸附材料；

b、見(jiàn)步驟a中得到的胺化產(chǎn)品在甲醇中溶脹0.5～3小時(shí)后，向其中加入丙烯酸甲酯，在25～60℃恒溫下攪拌2～4天發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)。其中丙烯酸甲酯與胺基的摩爾比≥1∶1。將反應(yīng)混合物冷卻，抽濾，用無(wú)水乙醇洗滌，真空抽濾后再以無(wú)水乙醇為溶劑經(jīng)索氏提取器抽提、干燥至恒重，得到交聯(lián)聚苯乙烯負(fù)載的以酯基結(jié)尾的第1.5代樹形分子吸附材料；

c、見(jiàn)步驟b中得到的酯化產(chǎn)品與多乙烯多胺(NH₂(C₂H₄N)_nH，n＝3，4)重復(fù)發(fā)生步驟a的反應(yīng)，得到交聯(lián)聚苯乙烯負(fù)載的以氨基結(jié)尾的第2.0代樹形分子吸附材料。

所述的一種低代數(shù)樹形分子吸附材料的載體為氯甲基化交聯(lián)聚苯乙烯球。

所述的一種低代數(shù)樹形分子吸附材料的制備方法，其特征在于氯甲基化交聯(lián)聚苯乙烯球首先與多乙烯多胺(NH₂(C₂H₄N)_nH，n＝3，4)反應(yīng)得到交聯(lián)聚苯乙烯負(fù)載的以氨基結(jié)尾的第1.0代樹形分子吸附材料；該1.0代產(chǎn)品繼續(xù)與丙烯酸甲酯發(fā)生邁克爾反應(yīng)得到交聯(lián)聚苯乙烯負(fù)載的以酯基結(jié)尾的第1.5代樹形分子吸附材料；1.5代吸附材料與多乙烯多胺(NH₂(C₂H₄N)_nH，n＝3，4)反應(yīng)得到交聯(lián)聚苯乙烯負(fù)載的以氨基結(jié)尾的第2.0代樹形分子吸附材料。

所述的一種低代數(shù)樹形分子吸附材料的制備方法，其特征在于所述的多乙烯多胺(NH₂(C₂H₄N)_nH)有二乙烯三胺(n＝3)、三乙烯四胺(n＝4)。

所述得到的低代數(shù)樹形分子吸附材料，其特征在于所述的吸附材料在選擇性吸附分離金屬離子中的應(yīng)用。

本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明提供的制備方法能夠得到具有精確的分子結(jié)構(gòu)，大量的表面官能團(tuán)，分子內(nèi)存在空腔，相對(duì)分子質(zhì)量可控，官能團(tuán)在表面分布單分散性好的吸附材料。