[發明專利]一種石墨烯功能化無紡布吸附苯乙烯的方法

在審

• 申請號: 201710588145.1
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107159168A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 王會才;孫強;楊繼斌;劉霞平;齊天翔
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及功能高分子材料和環境保護技術領域，具體涉及一種石墨烯功能化無紡布吸附苯乙烯的方法。

(二)背景技術

揮發性有機化合物(VOCs)是大氣污染的重要組成部分，其來源廣泛、種類繁多、對人類健康和生態環境危害大且處理困難，引起了越來越多科研工作者的關注。苯乙烯是一種典型的VOCs污染物，同時，苯乙烯又是合成橡膠和塑料的主要原料，作為單體在樹脂、涂料、紡織基體材料等領域應用廣泛。生產生活中的苯乙烯很容易通過各種渠道進入空氣中，造成環境污染并嚴重威脅人類健康。苯乙烯會對人體的呼吸系統、神經系統、免疫系統等多系統、多器官造成嚴重損害，因此世界各國對苯乙烯的污染和治理給予了高度重視。目前處理苯乙烯的主要方法有膜技術、吸收法、生物法、吸附法、冷凝法等，其中吸附法因具有效率高、能耗低、無二次污染等優點而在苯乙烯處理領域具有一定的優勢。如何獲得成本低、吸附性能好、易回收利用的吸附劑是吸附法應用的關鍵。

用于治理苯乙烯的吸附劑有很多，但可實際應用的卻很少，其中應用最廣泛的是活性炭吸附劑，但是苯系物易導致活性炭失活而成為固體廢棄物，易導致二次污染問題。無紡布是一種新型環保紡織材料，其生產工藝簡單、價格低廉且本身質量較輕、透氣性好、容易再生，近幾年被廣泛應用于污染物的吸附和過濾過程中。但由于無紡布中缺乏能夠與苯乙烯相互作用的活性基團，導致直接吸附苯乙烯的效果不理想。石墨烯是由單層碳原子以sp²雜化緊密堆積成二維蜂窩狀晶體結構的一種新型碳材料，碳碳共價鍵形成的六元環大π鍵與苯乙烯可形成較強的π-π相互作用，具有去除苯乙烯的吸附應用潛力。同時，在無紡布上負載石墨烯，不僅可利用石墨烯獨特的性能彌補無紡布吸附性能不佳的缺陷，而且可以解決石墨烯易于團聚，難以實際應用的難題。

本發明將無紡布良好的柔韌性、透氣性和石墨烯材料的優勢相結合，采用多巴胺表面改性技術，將石墨烯吸附、包埋在無紡布表面，制備石墨烯功能化無紡布材料，拓展了石墨烯類材料在苯乙烯等VOCs吸附處理方面的應用，具有重要的應用前景。

(三)發明內容

本發明針對無紡布自身吸附性能較差、石墨烯吸附苯乙烯易于團聚和操作困難以及表面改性技術中的問題，提出一種石墨烯功能化無紡布吸附苯乙烯的方法，該方法具有吸附性能好、易回收利用、無二次污染等優點。

本發明所采用的技術方案如下：

一種石墨烯功能化無紡布吸附苯乙烯的方法，其特征在于，包括石墨烯功能化無紡布的快速制備方法以及苯乙烯氣體的動態吸附應用，具體包括以下步驟：a.石墨烯功能化無紡布的制備

(1)將無紡布在乙醇溶液中超聲處理1h并用去離子水浸泡洗滌干凈；

(2)配制200mL濃度為0.1～5mg/mL的石墨烯醇水(50∶50(V/V))分散液，然后按照摩爾比1∶1～4∶1～4的比例加入多巴胺、交聯劑和氧化劑，再加入0.5～5g處理過的無紡布，在室溫下攪拌反應10～50min，取出無紡布水洗，60℃烘干，即得一定負載量的石墨烯功能化無紡布；

b.苯乙烯氣體的動態吸附應用

(1)利用附圖1所示的苯乙烯動態吸附裝置進行吸附，將一定量的石墨烯功能化的無紡布剪碎均勻地裝入吸附柱中，在一定條件下吸附苯乙烯；

(2)將吸附完成的無紡布放在真空烘箱中解吸附。

本發明的有益效果如下：

1)本發明將石墨烯具有大的比表面積且共軛大π鍵體系易與苯乙烯通過π-π相互作用與無紡布具有好的柔韌性和透氣性等優勢相結合，同時，有效避免了石墨烯自身的團聚，所制備的石墨烯功能化無紡布對苯乙烯具有較大的吸附容量和吸附效率；

2)本發明提出的多巴胺表面改性技術可實現石墨烯在無紡布上的吸附、包埋負載，制備工藝簡單，反應條件溫和，多巴胺聚合速度快，表面改性修飾效率高；

3)無紡布、石墨烯類材料成本較低，對設備要求低，使用范圍較廣，具有工業化應用前景。

(四)附圖說明

圖1為苯乙烯氣體的動態吸附裝置示意圖。

(五)具體實施方式

下面通過具體實施案例對本發明做進一步說明，但本發明不受下述實施案例的任何限制。

實施例1

a.石墨烯功能化聚丙烯無紡布的制備

(1)將聚丙烯無紡布在乙醇溶液中超聲處理1h并用去離子水浸泡洗滌干凈；