CN101244377A - 一种聚合物吸收剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚合物吸收剂及其制备方法，该吸收剂组成及重量份为：苯乙烯10份，甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅0.10－0.49份，引发剂0.05－0.20份。该吸收剂制备方法是将苯乙烯与甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅在水中随机共聚得到。本发明所制备的聚苯乙烯材料其吸收苯的质量倍数为11，吸收甲苯的质量倍数为14，吸收二甲苯的质量倍数为18，吸收硝基苯的质量倍数为15。本发明不仅吸收苯及其芳香类化合物的倍数高，而且吸收时间短、操作简便、材料成本低，可用于苯类化合物的应急吸收处理及对污染的河道、湖泊、海域等进行吸附清除处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚合物吸收剂及其制备方法，特别是一种用于快速吸收苯及其芳香类化合物的聚合物吸收剂，该吸收剂可用于对苯类化合物的应急吸收处理及对污染的河道、湖泊、海域等进行吸附清除处理。
背景技术
苯污染引起人们的广泛注视是因为它的强的致癌性。世界卫生组织申明每个人在含苯1μg/m3连续的环境中，骨髓的白血病可以达到4.4-7.5的危险水平。苯及其芳香类化合物污染日益严重，直接危害人们的生活。传统用的活性炭吸附这类物质不仅吸附量低，而且对环境有一定危害。2005年11月13日，中国石油吉林石化公司双苯厂发生着火爆炸事故，导致大量苯类物质对河水污染。大量的活性炭被用来吸收这类污染物。然而，哈尔滨工业大学现场实验显示，活性炭投加量10毫克/升和30毫克/升的，苯类物质的去除率只有30％-50％。活性炭的性能指标一般用吸苯量、碘值、比表面积和总孔隙率表示。这些指标分别在20～400mg/L、600～800mg/L、300～1000m2/g和0.35～0.81cm3/g范围。孔隙率越大，其它几个参数也越大，吸附能力越强而且吸附量也大，粒径越小，吸附速度越快。活性碳纤维是目前吸附能力较大的活性炭类吸附材料，其吸苯量也只有200～500mg/g。由此可以看出，活性炭的吸苯量很低。
早在几十年前，美国和日本就已经开始进行高吸油树脂的研究。如1966年，美国的Dow Chemical公司以烷基苯乙烯为单体、二乙烯基苯为交联剂首次开发出高吸油树脂并申请了专利(Seguchi Ko Ji Treatment of waste oilJP 55,97247.1980-7-24)，其后日本三井石化、三菱石化公司等也开始投入人力物力进行研究与开发，目前已开发出聚丙烯酸酯类、聚氨酯泡沫类、聚降冰片烯类、聚丙烯酸酯复合材料类等多种高吸油树脂(Suzuki Mikio etal Absorptive articles JP 04,84960.1992-3-18；Oshimi Fumiskijp et alProduction of phenolic resin JP 05,214051.1993-8-24；Suzukiky Oshiko，SatakeJun oil absorptive articles JP 05,9211.1993-1-19；Kasai Takao et al Absorptivearticles JP 05,285170.1993-2-11；Honda Tomoji et al oil-absorbing resin JP05,17537.1993-1-26；Honda Tomoji et al oil-absorbing resin JP 05,105729.1993-4-27)。
国内吸油材料的研究主要集中在丙烯酸酯类树脂方面。陈薇等(可用于处理苯的高吸油树脂的合成，大众科技，2004，(10)：40-42)采用悬浮聚合法，得到颗粒状甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯共聚物的高吸油性树脂。叶先邮等(快速高吸油性基丙烯酸酯树脂的合成研究，塑料工业，2004，32(7)：7-9)合成了甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物树脂，研究考察了单体配比、交联剂、引发剂、分散剂等因素对树脂吸油性能的影响，发现树脂内部空间结构及亲油基链段对油品的吸收率起着决定作用。所得树脂的甲苯吸收率达到17.3g/g。郭英等(高吸油性树脂的合成及研究，中国科技信息，2005，22：25-25)采用悬浮聚合法合成了低交联度的聚丙烯酸类高吸油性脂，研究了在合适的致孔剂用量、引发剂用量、交联剂用量下，吸油树脂对甲苯的吸油率可达17.0g/g。黄凯兵等(聚(苯乙烯-甲基丙烯酸烷基酯)吸油树脂的合成及表征，石油化工，2006，35(9)：837-841)采用悬浮聚合法制备了聚(苯乙烯-甲基丙烯酸十二酯)高吸油树脂，对甲苯的吸油率达13.9g/g。
发明内容
本发明的目的是提供一种可快速吸收苯及其芳香类化合物的聚合物吸收剂，克服现有技术中活性碳吸收容量低，丙烯酸类材料成本高的不足。
本发明实现过程如下：
一种聚合物吸收剂，其组成及重量份如下：
苯乙烯 10份
甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅 0.10-0.49份
引发剂 0.05-0.20份。
更优选的配方如下：
苯乙烯 10份
甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅 0.30-0.45份
引发剂 0.05-0.20份。
所述的引发剂为硝酸铈铵，过硫酸铵或者过硫酸钾。
上述聚合物吸收剂的制备方法是将苯乙烯与甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅在水中随机共聚；具体的说，是先将乙烯升温至67～72℃通氮气除氧，然后再加入甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅和引发剂，反应2-5小时，反应产物经抽滤、干燥。
上述苯乙烯使用前最好先进行碱化处理，再加入蒸馏水萃取分离，除去阻聚剂。碱化处理过程如下：先用无机碱溶液溶液洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，分离水相后直接用于聚合反应；所述无机碱溶液为3～5％的NaOH或KOH溶液。
本发明聚合物吸收剂可作为吸收苯类物质的吸收剂，所述苯类物质有苯、甲苯、二甲苯、硝基苯等含苯环的物质及含有奈、蒽、芘等多个苯环(稠环)的物质。
苯乙烯是一种常用的可聚合单体，含有双键，可以与甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅共聚。甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅不仅含有双键可以进行自由基聚合，还可以在水中水解并缩合交联，从而形成具有立体交联结构、多孔状聚合物材料。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明聚合物吸收剂具有高空隙率，其吸收剂倍数高、吸收时间短，其吸收苯的质量倍数为11，吸收甲苯的质量倍数为14，吸收二甲苯的质量倍数为18，吸收硝基苯的质量倍数为15；
2、苯乙烯作为共聚物的主要单体，共聚物中的苯乙烯单元可以很好地与苯类化合物分子作用，从而提高苯类物质的吸收及吸附性能；
3、共聚物中的三甲氧基硅基团在水中可以水解并缩合交联，形成具有一定力学强度的多孔状聚合物材料，在毛细管作用及较强的分子间亲和作用下，达到该共聚物材料对苯类化合物的快速吸收效果；
4、本发明聚合物吸收剂材料成本低、操作简便，可以在受苯及其芳香类化合物污染的河道、湖泊、海域及其其它领域得到应用。
具体实施方式
下面结合实施例对发明做进一步说明。
实施例1：
向装有回流冷凝管的三颈瓶中加入40g蒸馏水，在70℃条件下，搅拌通氮气除氧。30分钟后，将10.0g苯乙烯和0.15g甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅混合加入，然后加入引发剂过硫酸钾0.070g，再加入10g蒸馏水。搅拌下反应2h。抽滤、干燥得到白色固体聚合物试样。
聚合物试样在2分钟时每克吸苯5.1g；在2小时时每克吸苯5.9g。
实施例2：
向装有回流冷凝管的三颈瓶中加入40g蒸馏水，在70℃条件下，搅拌通氮气除氧。30分钟后，将10.0g苯乙烯和0.35g甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅混合加入，然后加入引发剂过硫酸钾0.150g，再加入10g蒸馏水。反应2h。抽滤、干燥得到白色固体聚合物试样。
聚合物试样在2分钟时每克吸苯6.3g；在2小时时每克吸苯12.9g。
实施例3：
向装有回流冷凝管的三颈瓶中加入50g蒸馏水，在70℃条件下，搅拌通氮气除氧。30分钟后，将10g苯乙烯和0.37g甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅混合加入，再加入引发剂过硫酸钾0.100g，然后加入10g蒸馏水。反应2h。抽滤、干燥得到白色固体聚合物试样。
聚合物试样在2分钟时每克吸苯7.2g，在2小时内每克吸苯14.3g，在3小时内每克吸苯11.5g；
聚合物试样在2小时内每克吸甲苯8.3g，在3小时内每克吸甲苯11.4g；
聚合物试样在2小时内每克吸二甲苯13.2g，在3小时内每克吸二甲苯18.1g；
聚合物试样在2小时内每克吸硝基苯7.7g，在3小时内每克吸硝基苯15.6g。
实施例4：
向装有回流冷凝管的三颈瓶中加入40g蒸馏水，在70℃条件下，搅拌通氮气除氧。30分钟后，将10g苯乙烯和0.42g甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅按混合加入，再加入引发剂过硫酸钾0.100g，然后加入10mL蒸馏水。反应2h。抽滤、干燥得到白色固体。
吸收剂试样在2小时内每克吸苯8.2g，在3小时内每克吸苯11.4g。
Claims (8)
1、一种聚合物吸收剂，其组成及重量份如下：
苯乙烯 10份
甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅 0.10-0.49份
引发剂 0.05-0.20份。
2、根据权利要求1所述聚合物吸收剂，其特征在于组成及重量份如下：
苯乙烯 10份
甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅 0.30-0.45份
引发剂 0.05-0.20份。
3、根据权利要求1或2所述聚合物吸收剂，其特征在于：引发剂为硝酸铈铵，过硫酸铵或者过硫酸钾。
4、权利要求1所述聚合物吸收剂的制备方法，其特征在于：将苯乙烯与甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅在水中随机共聚。
5、根据权利要求4所述聚合物吸收剂的制备方法，其特征在于：先将乙烯升温至67～72℃通氮气除氧，然后再加入甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅和引发剂，反应2-5小时，反应产物经抽滤、干燥。
6、根据权利要求5所述聚合物吸收剂的制备方法，其特征在于：苯乙烯使用前先用无机碱溶液洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，分离水相后直接用于聚合反应。
7、根据权利要求6所述聚合物吸收剂的制备方法，其特征在于：所述无机碱溶液为3～5％的NaOH或KOH溶液。
8、权利要求1所述聚合物吸收剂作为吸收苯类物质吸收剂的应用。
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