[發明專利]一種含氮雜環化合物改性磁性聚苯乙烯微球、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201410610323.2
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104353435A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 劉會洲;孫西同;楊良嶸
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯瀟瀟

1.一種用于吸附六價鉻離子的磁性吸附劑，其特征在于，該吸附劑包括微米級磁性聚苯乙烯微球載體和負載在磁性聚苯乙烯微球表面的含氮雜環化合物功能基團。

2.如權利要求1所述的吸附劑，其特征在于，所述含氮雜環化合物為哌啶、吡啶、咪唑、甲基咪唑、三氮唑、三唑鈉或其鹽類中的任意一種或者至少兩種的混合物；

優選地，所述聚苯乙烯微球載體為超順磁性，其粒徑為1～50μm，飽和磁化強度為20～40emu/g，Fe₃O₄含量為30～50％。

3.一種如權利要求1或2所述的用于吸附六價鉻離子的磁性吸附劑的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)磁性聚苯乙烯微球的制備；

(2)表面含有烷基氯功能基團的磁性聚苯乙烯微球的制備；

(3)通過磁性聚苯乙烯微球在有機溶劑中與含氮雜環化合物發生取代反應，得到含氮雜環化合物改性磁性聚苯乙烯微球，即，用于吸附六價鉻離子的磁性吸附劑。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(1)制備磁性聚苯乙烯微球的方法為：

首先將FeCl₃·6H₂O與FeCl₂·4H₂O按摩爾比2:1的比例溶解到水中，得到混合水溶液，在氮氣環境下升溫至60～90℃，加入濃氨水，待溶液變黑后逐滴加入油酸制備成油酸包覆Fe₃O₄凝膠體；然后將該凝膠體與苯乙烯單體、二乙烯苯和過氧化苯甲酰混合形成油相，加入到由水、聚乙烯醇、NaCl和亞甲基藍組成的水相中，升溫，并在攪拌條件下反應，待反應結束后，洗滌，得到磁性聚苯乙烯微球。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，在混合水溶液中，所述FeCl₃·6H₂O與FeCl₂·4H₂O的濃度獨立地為0.1～0.5mol/L；

優選地，所述濃氨水的用量為3～10mL/100mL混合水溶液；

優選地，所述油酸的用量為1～5mL/100mL混合水溶液；

優選地，所述油相中，油酸包覆Fe₃O₄凝膠體、苯乙烯單體、二乙烯苯和過氧化苯甲酰的比例為：每1g油酸包覆Fe₃O₄凝膠體，加入2～5mL苯乙烯、0.1～0.3mL二乙烯苯以及0.01～0.02g過氧化苯甲酰；

優選地，所述水相中，水、聚乙烯醇和NaCl比例為：每100mL水加入1～3g聚乙烯醇和2～5gNaCl；

優選地，所述攪拌的轉速為600～1200r/min。

6.如權利要求3-5之一所述的方法，其特征在于，步驟(2)制備表面含有烷基氯功能基團的磁性聚苯乙烯微球的方法為：

向磁性聚苯乙烯微球中加入1,2-二氯乙烷，溶脹6～12小時；然后將由無水三氯化鋁、1,2-二氯乙烷和氯乙酰氯組成的混合液均勻地滴加到含有磁性聚苯乙烯微球的溶液中進行酰基化反應，并不斷攪拌，待反應結束后洗滌，得到表面含有烷基氯功能基團的磁性聚苯乙烯微球。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，每1g的磁性聚苯乙烯微球加入30～90mL1,2-二氯乙烷；

優選地，每1g磁性聚苯乙烯微球，加入由3～10g無水三氯化鋁、30～90mL1,2-二氯乙烷和2～7g氯乙酰氯組成的混合液；

優選地，滴加速率為2～5秒/滴。

8.如權利要求3-7之一所述的方法，其特征在于，步驟(3)為：

將步驟(2)的產物在有機溶劑中與含氮雜環化合物混合均勻，在機械攪拌冷凝回流條件下，氮氣環境下80～90℃反應12～24小時，待反應結束后洗滌，得到含氮雜化化合物改性磁性聚苯乙烯微球，即，用于吸附六價鉻離子的磁性吸附劑；

優選地，步驟(3)所述的有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、乙醇或乙腈中的任意一種或者至少兩種的混合物；

優選地，步驟(3)中，步驟(2)的產物與含氮雜環化合物的比例為：每1g步驟(2)的產物加入0.2～0.5g含氮雜環化合物；

優選地，步驟(3)中，步驟(2)的產物與有機溶劑的比例為：每1g步驟(2)的產物加入10～100mL的有機溶劑。