CN103298535B - 用于纳米粒子污染物的絮凝剂 - Google Patents
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Abstract
本技术涉及一种组合物，所述组合物包含共聚物以及二氧化钛、氧化锌或它们的混合物的多个纳米粒子，所述共聚物包含聚(C2-4环氧烷)和阳离子聚丙烯酰胺。该组合物可以充当絮凝剂以从包括空气的气体和液体如水移除中性和带负电的纳米粒子污染物。
Description
背景
纳米粒子是具有至少一个小于100纳米(nm)的维度的粒子，并且通过自然过程如侵蚀和火山，以及人类活动，如燃烧和消费品的使用两者产生。纳米粒子在我们的日常生活中是普遍的，存在于空气和饮用水中。不断增长的证据体暗示纳米粒子对人类是有害的。因此，纳米粒子的政府监督和规定倾向于增加并且带来对于从空气、水和其他气体和液体移除纳米粒子的新方式的需要。
概述
本技术提供可以在气体和液体中作为纳米粒子污染物的絮凝剂使用的组合物。这些组合物的独特性质是它们捕获带电和中性纳米粒子污染物两者的能力。此外，本发明的组合物当暴露至紫外(UV)光时还可以降解纳米粒子污染物，允许将污染物安全地在常规垃圾填埋中处理。
一方面，本技术提供一种组合物，所述组合物包含共聚物和多个光催化无机纳米粒子，所述共聚物包含聚(C2-4环氧烷)和阳离子聚丙烯酰胺。在一些实施方案中，聚(C2-4环氧烷)具有低于约100,000的重均分子量，并且在其他中，聚(C2-4环氧烷)具有在约100至约100,000的范围内的重均分子量。在示例性实施方案中，本发明的组合物的共聚物包含聚(环氧乙烷)和阳离子聚丙烯酰胺。在一些实施方案中，聚(C2-4环氧烷)通过丙烯酰基残基或聚丙烯酸酯微段(microsegment)与所述阳离子聚丙烯酰胺接合。
在本发明的组合物的一些实施方案中，阳离子聚丙烯酰胺包括伯胺、仲胺、叔胺、季铵，或它们的任意两种以上的混合物。例如，阳离子聚丙烯酰胺可以包括聚乙烯亚胺。在示例性实施方案中，阳离子聚丙烯酰胺可以包括多个二烷基氨基烷基或三烷基铵基烷基。在一些实施方案中，阳离子聚丙烯酰胺包含与所述聚丙烯酰胺的酰胺氮连接的多个二烷基氨基甲基。在示例性实施方案中，阳离子聚丙烯酰胺包含多个二甲基氨基甲基、二乙基氨基甲基、二甲基氨基乙基、二甲基氨基乙基、三甲基铵基甲基、三乙基铵基甲基、三甲基铵基乙基，或三乙基铵基乙基。
在其他实施方案中，所述阳离子聚丙烯酰胺是共聚物，所述共聚物包含丙烯酰胺和一种或多种单体的反应产物，所述一种或多种单体选自由以下各项组成的组：甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯、丙烯酸二甲基氨基乙基酯、氯化甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵、甲基丙烯酸二甲基氨基丙基酯、氯化甲基丙烯酰胺基丙基三甲基铵、二甲基氨基丙基丙烯酰胺、氯化丙烯酰氧基乙基三甲基铵、二甲氨基乙基苯乙烯、氯化(对-乙烯基苄基)-三甲基铵、氯化丙烯酰氧基乙基二甲基苄基铵、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶和乙烯胺。
在示例实施方案中，阳离子聚丙烯酰胺中的阳离子单体与中性单体的比例为约1∶99至约20∶80。在一些实施方案中，阳离子聚丙烯酰胺具有约500至约15,000,000的重均分子量。在本发明的组合物的一些实施方案中，共聚物具有约5,000至约16,000,000的重均分子量。
在本发明的组合物的一些实施方案中，光催化无机纳米粒子是二氧化钛、氧化锌或它们的混合物。这种纳米粒子可以以在但是不限于组合物的约0.1重量％至约5重量％的范围内的量存在。
另一方面，本技术提供用于制备本文所述的任意组合物的方法。该方法包括使共聚物与光催化无机纳米粒子在液体中的悬浮液接触，其中共聚物包含聚(C2-4环氧烷)和阳离子聚丙烯酰胺，并且光催化无机纳米粒子选自二氧化钛、氧化锌或它们的混合物。共聚物可以是本文描述的那些中的任一种。在示例性实施方案中，液体是水。
另一方面，本技术提供一种从气体(例如，空气)或液体(例如，水)移除纳米粒子污染物的方法。该方法包括使所要提纯的气体或液体与有效量的本文公开的任意组合物接触以捕获多个纳米粒子污染物。在本发明的方法的一些实施方案中，相对于每公吨的液体，用于移除纳米粒子污染物的组合物的量在约0.01至约2kg的范围内。移除纳米粒子污染物的方法可以还包括将组合物和所捕获的纳米粒子暴露至足以氧化或以其他方式降解多个所捕获的纳米粒子的UV光的量。
以上概述仅为了举例说明并且不意图以任何方式限制。除了上面描述的示例性方面、实施方案和特征之外，通过参考以下的详述，其他方面、实施方案和特征将是显见的。
详述
在以下详述中，参考形成其一部分的附图。在附图中，除非上下文另外指出，相似的符号典型地表示相似的组件。详述、附图和权利要求中描述的示例实施方案不意味着限定。可以采用其他实施方案，并且可以进行其他变化，而不脱离这里给出的主题的精神或范围。
本技术提供可以作为絮凝剂使用以从气体(包括空气)或液体(包括水)移除纳米粒子污染物的组合物。该组合物包括共聚物，所述共聚物包含至少两个不同的微段，聚(环氧烷)和阳离子聚丙烯酰胺。二氧化钛、氧化锌或两者的混合物的光催化无机纳米粒子通过与聚(环氧烷)相互作用结合至或连接至共聚物。
聚(环氧烷)可以是聚(C2-4环氧烷)如聚(环氧乙烷)、聚(环氧丙烷)或聚(环氧丁烷)。可以使用具有宽范围的分子量的聚(C2-4环氧烷)。在示例性实施方案中，聚(C2-4环氧烷)具有低于约100,000的重均分子量。(这里，所有分子量以道尔顿给出。)例如，聚(C2-4环氧烷)可以具有在约100至约100,000、约100至约50,000、约100至约10,000、约100至约5,000、约100至约2,000、约500至约100,000、约500至约50,000、约500至约25,000、约500至约15,000、约500至约10,000、约500至约5,000、约500至约2,000、约1,000至约50,000、约1,000至约25,000、约2,000至约20,000，或约4,000至约15,000的范围内的重均分子量。实例分子量包括约200、约500、约1,000、约1,500、约2,000、约3,000、约4,000、约5,000、约6,000、约8,000、约10,000、约15,000、约20,000、约25,000、约30,000、约50,000和这些值的任意两个之间的范围。在一些实施方案中，聚(C2-4环氧烷)是具有在约4,000至约20,000的范围内的重均分子量的聚乙二醇或聚丙二醇。这种聚(环氧烷)可以通过已知方法(参见，例如，US3,951,888和4,904,745)容易地制造，并且多种材料是可商购的(例如，来自DowChemical Company的CARBOWAX聚乙二醇)。在一些实施方案中，聚环氧烷在一个末端以C1-12烷基醚基的形式终止，例如，单-甲基醚、单-乙基醚、单-丙基、单-丁基醚等。
本技术的共聚物可以通过首先制备，例如，聚环氧烷的单丙烯酸酯容易地进行。这可以通过使丙烯酸或丙烯酸酯(或其衍生物，例如，甲基丙烯酸)与聚环氧烷反应以形成方案1中所示的端部取代的聚合物完成(其中每个R独立地为H或烷基，R′是H或甲基并且每个R″独立地是H或甲基)。可以使用任意合适的酸作为用于该反应的催化剂，包括，但是不限于硫酸、苯硫酸、盐酸、氢溴酸、磷酸，或酸形式的离子交换树脂，如AMBERLYST(磺酸化聚苯乙烯/二乙烯基苯共聚物)、NAFION(磺酸化氟聚合物/共聚物)等。该反应可以在具有或不具有溶剂，例如，四氢呋喃的情况下进行。在反应过程中形成的水可以在减压下，在真空中或通过在环境压力蒸馏移除。为防止酯化过程中的聚合，可以根据本领域中的标准技术采用聚合抑制剂。可以使用的聚合抑制剂包括但是不限于硝基苯、1，3，5-三硝基苯、p-苯醌等。
方案1
之后共聚物可以通过将本文描述的(多亚烷基)氧化物的丙烯酸酯和包含或被伯胺、仲胺、叔胺和/或季铵取代的丙烯酰胺的混合物共聚形成。如本文所使用的，“伯胺”、“仲胺”、“叔胺”和“季铵”分别是指连接至一个、两个、三个或四个有机配体如烷基、芳基、芳基烷基的氨基。氨基可以包括二烷基氨基烷基和/或三烷基铵基烷基，如，但是不限于，二甲基氨基甲基、二乙基氨基甲基、二甲基氨基乙基、二甲基氨基乙基、三甲基铵基甲基、三乙基铵基甲基、三甲基铵基乙基和三乙基铵基乙基。共聚可以包括其他乙烯类单体如丙烯酸酯和苯乙烯。
如本文所使用的，术语″烷基″是指C1-6直链或支链的或C3-6环状饱和烃基。通过非限制性实例的方式，烷基包括甲基、乙基、丙基(包括正丙基、异丙基和环丙基)、丁基(包括正丁基、异丁基、仲丁基和环丁基)、戊基(包括正戊基、异戊基、环戊基等)，以及己基(包括正己基、异己基、环己基等)。
如本文所使用的，术语“芳基”是指包含至少一个芳族环的C6-12芳族环系。芳基可以包含一个芳族环或两个环。通过非限制性实例的方式，芳基包括苯基和萘基以及茚、二氢茚和其他双环，其中至少一个环是芳香性的，如苯基。
如本文所使用的，术语“芳基烷基”是指如上所定义的烷基，其中氢被如上面定义的芳基取代。芳基烷基包括，通过非限制性实例的方式，苄基、苯基乙基和萘基甲基。
可以用于制备本技术的共聚物的阳离子单体包括，不带有限制地，甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯(DMAEM)、丙烯酸二甲基氨基乙基酯(DMAEA)、氯化甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵(METAC)、甲基丙烯酸二甲基氨基丙基酯(DMAPMA)、氯化甲基丙烯酰胺基丙基三甲基铵(MAPTAC)、二甲基氨基丙基丙烯酰胺(DMAPAA)、氯化丙烯酰氧基乙基三甲基铵(AETAC)、二甲氨基乙基苯乙烯、氯化(对-乙烯基苄基)-三甲基铵、氯化丙烯酰氧基乙基二甲基苄基铵、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶和乙烯胺。在一些实施方案中，阳离子单体选自由以下各项组成的组：甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯(DMAEM)、丙烯酸二甲基氨基乙基酯(DMAEA)、氯化甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵(METAC)、甲基丙烯酸二甲基氨基丙基酯(DMAPMA)、氯化甲基丙烯酰胺基丙基三甲基铵(MAPTAC)、二甲基氨基丙基丙烯酰胺(DMAPAA)和氯化丙烯酰氧基乙基三甲基铵(AETAC)。
可以调节阳离子单体与丙烯酰胺的比例以提供在共聚物内具有不同电荷密度的阳离子聚丙烯酰胺微段。在一些实施方案中，阳离子聚丙烯酰胺中的阳离子单体与中性单体的比例可以在约1∶99至约20∶80，或约1∶99至约10∶90或约15∶85的范围内。在其他实施方案中，阳离子聚丙烯酰胺中阳离子单体与中性单体的比例可以在约2∶98、约3∶97、约4∶96、约5∶95、约6∶94、约7∶93或约8∶92中的任一个至约10∶90、约12∶88、约14∶86、约16∶84、约18∶82或约20∶80中的任一个的范围内。
产生连接至聚(环氧烷)的阳离子聚丙烯酰胺的共聚可以使用标准技术进行。共聚可以在水中使用以下引发剂用热引发进行，如，不带有限定地，偶氮化合物(例如，2，2′-偶氮二异丁腈(AIBN)、4，4-氮杂双(4-氰基戊酸)、1，1′-氮杂双(环己烷腈))；过氧化物如，但是不限于酰基过氧化物(例如，乙酰基过氧化物、苯甲酰基过氧化物)、芳基和芳基烷基过氧化物(例如，苄基过氧化物、枯基过氧化物如二枯基过氧化物和叔丁基枯基过氧化物)、烷基过氧化物(例如，叔丁基过氧化氢)；和过硫酸盐(例如，过硫酸钾)。也可以使用其他类型的引发剂，包括氧化还原引发剂或光引发剂。氧化还原引发剂包括但是不限于：与还原剂如金属离子(例如，Fe+、Cr2+、V2+、Ti3+、Co2+和Cu+)结合的过氧化物；与无机氧化剂结合的金属离子或其他无机还原剂；与无机氧化剂，例如，Ag+、Cu2+、Fe3+、ClO3 -结合的HSO3 -、SO3 2-和S2O5 2-。光引发剂包括苯乙酮(例如，苯乙酮、1-羟基环己基苯基酮、2，2-二乙氧基苯乙酮)、二苯甲酮(例如，2-甲基二苯甲酮、4，4′-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4-羟基二苯甲酮)、偶苯酰和二苯乙醇酮(例如，4，4′-二甲基偶苯酰、二苯乙醇酮、二苯乙醇酮甲基醚)等。也可以使用很多热和氧化还原引发剂同样作为光引发剂。聚合物链生长可以通过链转移剂如用作引发剂的相同种类的过氧化物的加入控制。可以使用的其他链转移剂包括，不带有限定性的：硫醇(例如，正丁基硫醇)、卤烃(例如，四氯化碳和四溴化碳)等。
备选地，阳离子聚丙烯酰胺可以由多胺如，但是不限于聚乙烯亚胺、聚丙烯亚胺和聚丁烯亚胺制备，其任一个可以是直链的或支链的(例如，具有乙二胺帽(caps)。这种多胺可以用一个或多个丙烯酸类单体封端以提供可以与含有丙烯酸酯的聚(环氧烷)和/或另外的丙烯酸类单体共聚的含有丙烯酰胺的低聚物，以提供本技术的共聚物。因此，例如，聚(C2-4环氧烷)将通过丙烯酰基残基或者，当在反应中包含丙烯酸类单体(例如，丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯等)时，通过聚丙烯酸酯微段连接至阳离子聚丙烯酰胺。
阳离子聚丙烯酰胺低聚物或微段可以具有宽范围的分子量。在一些实施方案中，阳离子聚丙烯酰胺具有在约500至约15,000,00的范围内的重均分子量。在其他中，共聚物具有在约250,000至约10,000,000、约500,000至约15,000,000、约500,000至约10,000,000、约1,000,000至约8,000,000、10,000,000或12,000,000中的任一个的范围内的重均分子量。实例分子量包括约500、约1,000、约2,000、约5,000、约10,000、约25,000、约50,000、约100,000约250,000、约500,000、约1,000,000、约2,000,000、约3,000,000、约4,000,000、约5,000,000、约6,000,000、约7,000,000、约8,000,000、约9,000,000、约10,000,000、约11,000,000、约12,000,000，以及这些值的任意两个之间的范围。
因此，本发明的组合物的共聚物可以具有在以下范围内的重均分子量：约5,000至约16,000,000、约50,000至约15,000,000、1,000,000至约15,000,000、或约1,000,000至约10,000,000。实例分子量包括约5,000、约10,000、约50,000、约100,000、约500,000、约1,000,000、约2,000,000、约3,000,000、约4,000,000、约5,000,000、约6,000,000、约7,000,000、约8,000,000、约9,000,000、约10,000,000、约11,000,000、约12,000,000、约13,000,000、约14,000,000、约15,000,000、约16,000,000以及这些值的任意两个之间的范围。本领域技术人员考虑到本公开和本领域中的知识将能够容易地选择合适的重均分子量用于絮凝应用。例如，在复合材料将被构造为自支撑膜的情况下，重均分子量将需要是足够高的以提供良好的机械性质，例如，约15,000至约2,500,000。
本技术的组合物包含无机光催化材料如，例如，二氧化钛、氧化锌或两者的混合物的纳米粒子。光催化纳米粒子通过与聚(环氧烷)相互作用结合或连接至共聚物。光催化纳米粒子可以在本发明的组合物中以在但是不限于全部组合物的约0.1重量％至约5重量％的范围内的量存在，或从约0.2重量％、约0.3重量％、约0.4重量％或约0.5重量％中的任一个至约1重量％、约2重量％、约3重量％、约4重量％或约5重量％中的任一个的范围内。实例百分数包括约0.1重量％、约0.2重量％、约0.3重量％、约0.4重量％、约0.5重量％、约0.6重量％、约0.7重量％、约0.8重量％、约0.9重量％、约1重量％、约1.5重量％、约2重量％、约3重量％、约4重量％、约5重量％，以及这些值的任意两个之间的范围。在一些实施方案中光催化无机纳米粒子是二氧化钛。虽然不希望由理论限定，据信当暴露至光，尤其是UV光时，无机纳米粒子可以催化由共聚物絮凝的纳米颗粒污染物的降解。
本技术的组合物可以通过将光催化无机材料的纳米粒子与本文公开的共聚物结合制备。尤其是，可以将二氧化钛、氧化锌或这两者的混合物与该共聚物通过简单步骤结合。为制备组合物，可以将共聚物在，例如，室温在短时间(例如，数分钟至数小时)内吸收在光催化纳米粒子的水悬浮液中。悬浮液中纳米粒子的准确浓度不是关键的；它可以在，例如，约1重量％至约2重量％的范围内。依赖于共聚物的溶解度，该程序也可以在其他溶剂中进行，所述溶剂包括但是不限于四氢呋喃、异丙醇，或其水性混合物。在一些实施方案中，悬浮液在不具有外加共溶剂的水中。在浸渍足够时间之后，可以将共聚物冲洗并干燥。干燥步骤移除未结合至或仅松散地结合至共聚物的纳米粒子，并且可以用水或一种或多种其他溶剂进行。可以将所得到的组合物(复合材料)在环境条件下干燥(“空气干燥”)，或在减压下和/或在升高的温度下干燥。在干燥之后，组合物准备好可以用作纳米粒子絮凝剂。考虑到本发明的组合物的光催化性质，将明白的是可以适宜的是可以实际地尽可能保护它们不受UV光影响直至使用。
如本文公开制备的絮凝剂可以用于从气体或液体移除纳米粒子污染物。因此，可以使气体穿过粉末形式、纤维形式、膜形式的有效量的本发明的絮凝剂或穿过含有这些形式中的一种或多种的柱。通过″有效量″意指将可测量量的纳米粒子从所要清洁的气体或液体移除的量。因此，例如，可以使用每公吨的液体或每100,000升气体约0.01kg至约2kg的本发明的絮凝剂。在一些实施方案中，用以移除纳米粒子污染物的组合物的量为每公吨的液体或100,000升的气体从约0.02、约0.05、约0.1、约0.2或约0.5kg/公吨中的任一个至约1、约1.2、约1.5、约1.8或约2kg中的任一个之间的范围内。在一些实施方案中，有效量是每公吨的液体或每100,000升的气体约0.1kg至约1kg。可以用这种方式清除纳米粒子的气体包括空气、氮、氧、二氧化碳等。可以清洁的液体包括水、灰水、工业污水、有机溶剂等。
在纳米粒子污染物的絮凝之后，可以将絮状物暴露至足以氧化或以其他方式降解所捕获的纳米粒子的UV光的量。在这些条件下，所预期的是光催化无机纳米粒子(例如，二氧化钛和氧化锌)将氧化并降解所捕获的污染物，所述污染物包含包括但是不限于氯苯酚的有毒有机化合物、来自于多种化学过程的挥发性有机化合物、一氧化二氮、二氧化硫，以及其他纳米粒子。
实施例
通过下面的实施例进一步示例本发明的技术，其不应以任何方式解释为限制。
实施例1：具有端部丙烯酰基残基的聚环氧乙烷的制备
将甲氧基聚乙二醇(n＝9)1060份(2.5摩尔)、甲基丙烯酸430份(5摩尔)、p-苯醌2.2份和98％浓硫酸(在下文中相同的浓硫酸)3.5份放置在反应器内。逐渐地增加温度，同时搅拌并降低压力。当将在酯化反应中产生的水通过作为共沸水/甲基丙烯酸混合物蒸馏移出反应体系时，在125-130℃的温度和12-2.5kPa的压力的条件下继续酯化反应2小时。接下来，将余下的过量部分的甲基丙烯酸通过蒸馏通过进一步降低压力移除以获得产物。可以分析该产物并且将其识别为具有约1.3的羟基值、约1.2的羧基值、约99％的酯化反应率(在下文中由羟基值计算)的聚醚酯低聚物(P-1)。
实施例2：具有丙烯酰胺封端的聚(乙撑亚胺)的制备。
将乙二胺封端的聚(乙撑亚胺)(来自Aldrich，Mw＝800)800份(1摩尔)、甲基丙烯酸430份(5摩尔)、p-苯醌2.2份和98％浓硫酸(在下文中相同的浓硫酸)3.5份放置在反应器内。逐渐地增加温度同时搅拌并降低压力。当将在酯化反应中产生的水通过作为共沸水/甲基丙烯酸混合物蒸馏移出反应体系时，在125-130℃的温度和12-2.5kPa的压力的条件下继续反应2小时。接下来，将余下的过量部分的甲基丙烯酸通过蒸馏通过进一步降低压力移除以获得产物。可以分析该产物并且将其识别为具有丙烯酰胺封端的聚(乙撑亚胺)丙烯酰胺低聚物(P-2)。
实施例3：聚(环氧乙烷)-阳离子聚(乙撑亚胺)聚丙烯酰胺共聚物的制备。
将在实施例1中获得的聚醚酯(P-1)(76份，0.15摩尔)、甲基丙烯酸(56份，0.65摩尔)和在实施例2中获得的聚(乙撑亚胺)丙烯酰胺(P-2)(76份，0.15摩尔)、3-巯基丙酸2.1份和水330份在混合物中合并。在将混合物的组分通过搅拌均匀地溶解之后，将所得到的溶液上的气氛用氮取代。在将反应体系的温度在氮环境中通过温浴的方式保持在80℃的同时，通过滴加20％水溶液的过硫酸盐钠8份开始聚合。继续聚合反应约5小时并且获得水溶性乙烯基共聚物的水溶液。分析该水溶性乙烯基共聚物并且识别为这样的水溶性乙烯基共聚物(D-1)：具有12,500的数均分子量，具有约15-20摩尔％的得自聚醚酯单体(P-1)的组分单元、约15-20摩尔％的得自聚亚乙基亚胺丙烯酰胺(P-2)的组分单元和约60-65摩尔％的得自甲基丙烯酸的组分单元。将D-1用5％HCl溶液酸化，之后用大量的水洗涤以给出质子化的聚合物D-2。
实施例4：聚(环氧乙烷)-阳离子聚丙烯酰胺/TiO2纳米粒子絮凝剂的制备。
向根据实施例3的程序制造的聚合物D-2的水溶液中，加入具有10nm的平均粒径和＞100m2/g的比表面积的TiO2纳米粒子(可商购自AlphaNanomaterials，Los Angeles，California)的悬浮液。将混合物剧烈搅拌20分钟。将水在减压下从混合物移除。将所得到的聚合物复合材料用大量的新鲜水冲洗，以移除聚合添加剂和疏松地吸附至聚合物表面上的TiO2。之后将复合材料在烘箱中和/或在真空下干燥过夜。
实施例5：使用聚(环氧乙烷)-阳离子聚丙烯酰胺/TiO2纳米粒子絮凝剂从空气移除纳米粒子污染物。
可以将共聚物复合材料吸收在水或合适的溶剂中并且，使用标准技术，可以将溶液流延为膜(包括自支撑膜)，涂布在塑料或金属管内侧或用于浸渍纺织或无纺织物载体。备选地，可以将溶液涂布在合适的基板的粒子上(例如，二氧化硅)或者可以将干燥的复合材料研磨为粒子并用于填充柱。当使空气或液体例如通过涂布有或填充有所述复合材料的管时，纳米粒子将被从空气或液体移除。随后负载的复合材料至UV光的暴露降解纳米粒子污染物。
等价
本公开不限制于本申请中描述的特定实施方案的方面。如本领域技术人员将明白的，可以进行多种修改和变化而不脱离其精神和范围。除本文列举的那些之外，本公开的范围内的功能等价方法和设备从以上说明将对于本领域技术人员是显见的。这种修改和变化意图落入所附权利要求的范围内。本公开仅由所附权利要求的方面，连同这些权利要求给出的全部等价范围限定。应该明白的是该公开不限定于特定的方法、试剂、化合物组合物或生物学系统，其当然可以变化。还应该明白的是本文中使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并且不倾向于是限定性的。
此外，在公开的特征或方面以马库什组的方式描述的情况下，本领域技术人员明白该公开从而也以任何单独的成员或马库什组的成员的小组的方式描述。
本领域技术人员同样明白的是，用于任何和所有目的，尤其是在提供书写描述的方面，本文公开的所有范围也包括任何和所有可能的子范围和其子范围的组合。任意列出的范围可以容易地被认为是足以描述并能够给出分开为至少两等份、三等份、四等份、五等份、十等份等的相同范围。作为非限制性实例，本文公开的每个范围可以容易地分开为下面的三分之一、中间的三分之一和上面的三分之一等。如本领域技术人员也将明白的是，所有语言如“高达”、“至少”、“多于”、“少于”等包括所叙述的数目并且是指可以随后分开为如上所述的子范围的范围。最终，如本领域技术人员将明白的是，范围包括每个单独的成员。因此，例如，具有1-3个单元的组是指具有1、2或3个单元的组。类似地，具有1-5个单元的组是指具有1、2、3、4或5个单元的组，以及以此类推。
虽然本文公开了多个方面和实施方案，但其他方面和实施方案将对本领域技术人员是显见的。本文公开的多个方面和实施方案是用于示例的目的并且不意图是限制性的，并且其真实范围和精神通过以下权利要求给出。
Claims (24)
1.一种组合物，所述组合物包含：
共聚物，所述共聚物包含聚C2-4环氧烷和阳离子聚丙烯酰胺；和多个光催化无机纳米粒子。
2.权利要求1所述的组合物，其中所述共聚物包含聚环氧乙烷和阳离子聚丙烯酰胺。
3.权利要求1所述的组合物，其中所述聚C2-4环氧烷通过丙烯酰基残基或聚丙烯酸酯微段与所述阳离子聚丙烯酰胺接合。
4.权利要求1所述的组合物，其中所述聚C2-4环氧烷具有小于100,000的重均分子量。
5.权利要求1所述的组合物，其中所述聚C2-4环氧烷具有在100至100,000的范围内的重均分子量。
6.权利要求1所述的组合物，其中所述聚C2-4环氧烷在一个末端以C1-12烷基醚的形式终止。
7.权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子聚丙烯酰胺包括伯胺、仲胺、叔胺、季铵或它们的任意两种以上的混合物。
8.权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子聚丙烯酰胺包括聚乙烯亚胺。
9.权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子聚丙烯酰胺包含多个二烷基氨基烷基或三烷基铵基烷基。
10.权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子聚丙烯酰胺包含多个二甲基氨基甲基、二乙基氨基甲基、二甲基氨基乙基、二甲基氨基乙基、三甲基铵基甲基、三乙基铵基甲基、三甲基铵基乙基，或三乙基铵基乙基。
11.权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子聚丙烯酰胺包含与所述聚丙烯酰胺的酰胺氮连接的多个二烷基氨基甲基。
12.权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子聚丙烯酰胺是共聚物，所述共聚物包含丙烯酰胺和一种或多种单体的反应产物，所述一种或多种单体选自由以下各项组成的组：甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯(DMAEM)、丙烯酸二甲基氨基乙基酯(DMAEA)、氯化甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵(METAC)、甲基丙烯酸二甲基氨基丙基酯(DMAPMA)、氯化甲基丙烯酰胺基丙基三甲基铵(MAPTAC)、二甲基氨基丙基丙烯酰胺(DMAPAA)、氯化丙烯酰氧基乙基三甲基铵(AETAC)、二甲氨基乙基苯乙烯、氯化(对-乙烯基苄基)-三甲基铵、氯化丙烯酰氧基乙基二甲基苄基铵、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶和乙烯胺。
13.权利要求12所述的组合物，其中所述聚丙烯酰胺中的阳离子单体与中性单体的比例为1:99至20:80。
14.权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子聚丙烯酰胺具有500至15,000,000的重均分子量。
15.权利要求1所述的组合物，其中所述共聚物具有5,000至16,000,000的重均分子量。
16.权利要求1至15中的任一项所述的组合物，其中所述光催化无机纳米粒子是二氧化钛、氧化锌或它们的混合物。
17.权利要求1所述的组合物，其中所述光催化无机纳米粒子以所述组合物的0.1重量％至5重量％的量存在。
18.一种制备组合物的方法，所述方法包括使共聚物与光催化无机纳米粒子在液体中的悬浮液接触，其中所述共聚物包含聚C2-4环氧烷和阳离子聚丙烯酰胺。
19.权利要求18所述的方法，其中所述液体是水。
20.权利要求18所述的方法，其中所述光催化无机纳米粒子是二氧化钛、氧化锌，或它们的混合物。
21.一种从气体或液体移除纳米粒子污染物的方法，所述方法包括使所述气体或液体与有效量的组合物接触以捕获多个所述纳米粒子污染物，其中所述组合物包含共聚物和多个光催化无机纳米粒子，所述共聚物包含聚C2-4环氧烷和阳离子聚丙烯酰胺。
22.权利要求21所述的方法，其中相对于每公吨的液体，所使用的所述组合物的量为0.01至2kg。
23.权利要求21所述的方法，其中所述气体是空气或所述液体是水。
24.权利要求21所述的方法，所述方法还包括将所述组合物和捕获的纳米粒子暴露至足以氧化或以其他方式降解多个所捕获的纳米粒子污染物的UV光的量。
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