[發(fā)明專利]一種官能化聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球的制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011290784.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN112430348A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王娟娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州乾幅貿(mào)易有限公司
• 主分類號(hào): C08J9/36
• 分類號(hào): C08J9/36;C08J9/00;C08F212/10;C08F212/14;C08F220/44;C08F212/36;C08F8/32;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C08L25/12;C02F101/20;C02F101
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本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種官能化聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球，聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球分子鏈中的氰基與與鹽酸羥胺反應(yīng)，生成偕胺肟基團(tuán)，得到偕胺肟化聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球，進(jìn)一步復(fù)合交聯(lián)微球分子鏈的氯甲基與聚乙烯亞胺的氨基進(jìn)行取代反應(yīng)，得到聚乙烯亞胺接枝聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球，含有豐富的偕胺肟基團(tuán)、氨基和亞氨基基團(tuán)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球的多官能化改性，并且復(fù)合交聯(lián)微球孔隙結(jié)構(gòu)豐富，對(duì)Cu²⁺等重金屬離子，以及剛果紅等有機(jī)染料污染物具有很強(qiáng)的靜電吸附和化學(xué)絡(luò)合吸附的性能，起到優(yōu)異的水污染處理效果，拓寬了聚苯乙烯微球的實(shí)際使用和應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種官能化聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，隨著工業(yè)快速發(fā)展和社會(huì)的巨大進(jìn)步，導(dǎo)致環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，其中水污染問題最為嚴(yán)峻，水污染主要是工業(yè)廢水和生活污水隨意排放到江河湖海自然水體環(huán)境中，污染物主要有銅、鎘、鉛等重金屬離子污染物，以及有機(jī)溶劑、有機(jī)染料等有機(jī)污染物，目前對(duì)于有機(jī)和無機(jī)污染物的處理方法主要是吸附法、氧化還原法、生物降解法等，其中吸附法成本較低、操作簡單、吸附效果良好，是一種應(yīng)用廣泛的水污染處理方法。

吸附劑主要是提高靜電吸附、磁性吸附、化學(xué)絡(luò)合吸附等發(fā)生進(jìn)行的，常見的吸附材料主要有多孔活性炭、硅膠、聚丙烯酰胺等，其中聚苯乙烯微球結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有大量的孔隙和介孔，在氣體分離、吸附、催化劑載體等方面具有重要的應(yīng)用，但是單一的聚苯乙烯微球?qū)u²⁺等重金屬離子，以及剛果紅等有機(jī)染料污染物的吸附性能有限，無法有效吸附污染物，因此對(duì)聚苯乙烯微球進(jìn)行官能化改性，賦予其活性基團(tuán)，如羧基、羥基、氨基、偕胺肟等基團(tuán)，可以與污染物進(jìn)行靜電吸引作用和化學(xué)絡(luò)合吸附作用，從而起到良好的吸附性能和污染處理效果。

(一)解決的技術(shù)問題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種官能化聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球的制備方法和應(yīng)用，解決了單一的聚苯乙烯微球?qū)χ亟饘匐x子和有機(jī)染料污染物的吸附性能很低的問題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種官能化聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球：所述官能化聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球的制備方法包括以下步驟：

(1)向錐形瓶中加入去離子水和異丙醇混合溶劑，加入表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯組分1、氯甲基苯乙烯和引發(fā)劑偶氮二異丁腈，置于氣體反應(yīng)裝置中，在氮?dú)鈿夥罩?，加熱?0-80℃反應(yīng)18-36h，然后溫度降至25-35℃，再加入苯乙烯組分2、丙烯腈和交聯(lián)劑二乙烯基苯，反應(yīng)10-20h，減壓蒸餾、分別使用去離子水和正己烷、乙醇洗滌，制得聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球。

(2)向錐形瓶中加入去離子水和四氫呋喃混合溶劑，再加入聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球進(jìn)行溶脹2-4h，加入鹽酸羥胺，在25-45℃下反應(yīng)12-24h，減壓蒸餾、分別使用去離子水和乙醇洗滌，得到偕胺肟化聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球。

(3)向錐形瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶劑，加入偕胺肟化聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球進(jìn)行溶脹2-4h，再加入聚乙烯亞胺，加熱至40-70℃下反應(yīng)6-12h，冷卻、加入去離子水進(jìn)行沉淀，抽濾、去離子水和乙醇洗滌，得到官能化聚苯乙烯復(fù)合交聯(lián)微球，應(yīng)用中吸附材料和污水處理領(lǐng)域。

優(yōu)選的，所述氣體反應(yīng)裝置內(nèi)部設(shè)置有水浴槽，氣體反應(yīng)裝置固定連接有進(jìn)氣口和出氣口，進(jìn)氣口與出氣口與氣體調(diào)節(jié)閥活動(dòng)連接，進(jìn)氣管與出氣管之間固定連接有通氣管，通氣管表面設(shè)置有氣孔，氣體反應(yīng)裝置上方與卡扣活動(dòng)連接，卡扣活動(dòng)連接有蓋板，蓋板下方與支撐桿固定連接，支撐桿下方固定連接有載物臺(tái)，載物臺(tái)上方設(shè)置有錐形瓶。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中的聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯組分1、氯甲基苯乙烯、偶氮二異丁腈、苯乙烯組分2、丙烯腈和二乙烯基苯的質(zhì)量比為5-12:100:35-60:4-6:5-10:20-50:0.5-2。