CN103696256A - 一种提高pp纤维吸附苯系物和再生吸附能力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高吸附材料吸附能力的方法，尤其是一种提高PP纤维吸附材料吸附能力的方法，属于材料技术领域。本发明利用等离子体处理PP纤维表面，产生自由基活性中心，引发St单体接枝聚合，在PP纤维的表面产生PP-g-St的接枝链；或者将等离子体处理后的PP纤维表面暴露与空气中，使纤维表面产生的自由基活性中心点氧化成过氧化基团，再通过加热使其再次分解成自由基活性中心，引发St单体的接枝聚合。所制备的St等离子表面改性纤维吸附材料对纯苯系物和水中分散或溶解态的苯系物均有较强的吸附能力，避免了热加工过程的缺点，易实现自动化操作，整个生产过程能耗低，清洁环保等。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高吸附材料吸附能力的方法，尤其是一种提高PP纤维吸附材料吸附能力的方法，属于材料技术领域。
背景技术
在石油、化工、能源、交通等工业生产领域和日常生活中，难免会出现各种形式的苯系物泄漏事故，若不能及时采取有效措施，对生态环境会造成严重危害，特别是分散和溶解在水中苯系物，如苯、甲苯、二甲苯、苯胺及硝基苯等，环境危害更严重，并具有长期性和潜在性。一般通过吸附材料来缓解这一危害。常用的有PP纤维吸附材料，用传统的熔喷纺丝法制备的PP纤维吸附材料，具有疏松的高比表面积，利用其疏水亲油性，对泄漏于地面和漂浮在水面的油类有机物能够有效的吸附，而且PP纤维吸附材料和被吸附的油类有机物可以通过离心分离而再生利用。但是，传统的PP纤维吸附材料对于苯系物，尤其是对水面下以分散和溶解形式存在的苯系物的吸附能力有限。申请人检索发现：专利号ZL201010581144.2公开了一种用PEW通过热加工的方法修饰PP纤维表面方法，与传统的PP纤维吸附材料相比，提高了对苯系物和水中苯系物的吸附能力。公开号CN102505172A公开了一种用PS与PP以共混的方法对PP纤维进行改性的方法，虽然对纯苯系物的吸附能力提高幅度不大，但却非常显著地提高了对水中苯系物的吸附能力。公开号CN103014900A公开了一种用于制备高效吸附苯系物纤维的原料组合物及制备方法，是一种用St在双螺杆挤出机上熔融接枝PP后再进行熔喷纺丝的方法，既显著地提高了对纯苯系物的吸附能力，同时也显著提高了对水中苯系物的吸附能力。但是，以上三种方法都需要先对PP材料在热加工的条件下进行改性，制成的纺丝料后再熔喷成为纤维材料，往往带来如下问题：
1、由于在热加工的条件下材料容易发生降解、交联、链转移等化学副反应，纺丝料的可纺性条件难以控制，成品率低，且其力学性能容易恶化，；
2、由于热加工过程中小分子化合物的分解与挥发，环境污染比较严重；
3、单体St与PP熔融接枝的反应率比较低，约50%，剩余St挥发在空气中或遗留在纺丝料中，浪费原料；
4、纺丝材料中遗留的大量未反应单体及其均聚物与PP之间没有化学键相连，在使用过程中易被吸附物溶解或洗脱，不仅影响了材料的吸附性能，也会造成二次污染；
5、热加工改性过程中能耗大，工序长（包括,熔体挤出、牵引、水冷、切粒、干燥等）。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提出一种提高PP纤维吸附苯系物和再生吸附能力的方法，利用等离子体在PP纤维表面产生的自由基引发St单体接枝聚合，制备纤维表面具有PP与St化学接枝物（PP-g-St）的熔喷纤维吸附材料，提高材料的吸附苯系物和再生吸附能力。
本发明通过以下技术方案解决技术问题，一种提高PP纤维吸附苯系物和再生吸附能力的方法，包括以下步骤，
步骤一、设定熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区的温度、计量泵区的温度和模头空气加热区的温度，当所述温度达到设定值后，将纯熔喷PP料加入熔喷纺丝机，经熔融，挤出，喷吹，牵引，形成PP纤维；
步骤二、将所述PP纤维放入等离子体反应器中，抽真空，以Ar气置换出反应器中的空气，保持压强在5-20Pa，等离子处理PP纤维的功率为5-90W/cm2，启辉处理30s-10min；
步骤三、将St单体溶液从储罐经加料阀门加入所述等离子体反应器，浸渍PP纤维，反应10min-4h后将St单体溶液重新输送至储罐，离心分离PP纤维表面残留的St单体溶液，得到St等离子表面改性PP纤维。
上述方法中，所述熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区的温度分别设定至160℃、200℃、230℃，计量泵区温度设定至270℃，模头空气加热区温度设定至300℃。
所述St单体溶液中St单体的重量百分比为10-60wt%，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙醇、异丙醇中的一种。
所述离心分离的时间为4-10min。
所述离心分离后的St单体溶液回收至储罐中，可以反复使用，节约且环保。
本发明的方法除上述步骤之外，还可以使用下述步骤：PP纤维经启辉处理后暴露空气5-15min，使表面的活性点被空气中的氧气转化为过氧化基团，再被St单体溶液浸渍，在50-70℃下热处理3-6h，使过氧化物分解产生自由基引发St单体的接枝聚合，从而得到St等离子表面改性PP纤维。
本发明使用St（苯乙烯）等离子体对传统PP纤维的表面进行接枝改性，引发材料表面的St单体接枝聚合，所制得的St表面接枝的PP纤维吸附材料，对苯系物吸附能力大，工艺过程流畅，简单，节能，清洁，具体表现在：
1.不同于以往的从纺丝料热加工出发进行的改性的制备方法，低温等离体可以在不伤害PP纤维基材的情况下，在其表面接枝St，接枝链PP-g-St与PP主链以共价键相连，化学性质稳定，被苯系物溶胀后不会溶解或洗脱；
2.PP-g-St均在纤维表面，St的利用效率高；
3.获得的表面具有PP-g-St纤维吸附材料，增大了St等离子表面改性PP纤维对苯系物的吸附量，对水面和水中苯系物的吸附与PP纤维吸收材料相比，具有非常高的倍率，对水中苯的吸附倍率增加了407%，对水中二甲苯的吸附倍率增加了591%，对水中甲苯的吸附倍率增加了445%，同时也略高于过去热加工改性纤维原料方法制备的改性PP纤维的吸附倍率，并且清洁环保；
4.吸附纯苯系物的St等离子表面改性的PP纤维吸附材料经5次离心再生后，吸附效率仍能保持在94%以上；
5.St是在纺织好的纤维材料表层进行接枝反应，避免了对熔喷纺丝过程及纤维的力学性能的影响；
6.与过去热加工改性方法相比，能耗更低，工序更短；
7.低温等离体接枝反应仅发生在纤维表面，产物不需要提纯等其他后处理，清洗掉表面残留单体溶液和少量均聚物即可，同时用于接枝聚合的单体溶液可以重复使用，整个工艺过程对环境影响非常小。
本发明制备的材料与传统PP纤维相比，大幅度提高了对苯系物和水中苯系物的吸附倍率；与现有技术中以热加工改性方法制得的PP纤维吸附材料相比，对苯系物和水中苯系物的吸附倍率略有提高，但是再生吸附能力却得到了有效的提高，再生吸附能力稳定持久，同时避免了热加工过程的缺点，工序少，工艺流畅，容易实现自动化操作，整个生产过程能耗低，清洁环保。为处理苯系物相关的水污染提供了性能稳定可靠的吸附材料的制备方法。
附图说明
图1.为本发明中等离子体引发接枝聚合反应装置示意图；图中1.真空泵；2.单体溶液；3.U型油封管；4.鼓泡管；5.加料阀门；6-1真空控制阀门；6-2空气控制阀门；7.单体溶液储罐A；8.PP纤维材料；9射频发生器；10.电极；11.反应器；12.Ar控制阀门；13.单体溶液加料口；14.输液泵；15.三足式离心机；16.单体溶液储罐B；17.反应器底盖；18离心机盖板。
图2.为本发明的水中吸附苯系物模拟装置示意图；图中1.磁力搅拌器；2.烧杯；3.双层金属网格；4.搅拌子；5.片状纤维吸附材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
以下内容中涉及的实验材料和试剂，如未特别说明则为市售品。
现有技术的方法如下：
对比例一
以一般熔喷法制备传统PP熔喷纤维吸附材料的工艺过程，参见授权号为ZL201010581144.2的发明专利[0016]-[0018]，制备纯PP纤维吸附材料，即：设定熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区温度分别设定至160℃、200℃、230℃，螺杆转速40rpm；计量泵区温度设定至270℃，转速20rpm；模头空气加热区温度设定至300℃，预热直到温度达到设定值并保持恒定时，启动主机。将纯熔喷PP料由进料口加入，经螺杆挤压熔融，由计量泵挤出，熔体经过喷丝板喷出时受到模头两侧的热空气喷吹，牵引，所形成的熔喷纤维在传动接收带上集聚成各种形态的PP纤维吸附材料。
将制得的PP纤维吸附材料样品分别放在纯苯系物和水中吸附苯系物模拟装置（图2）中进行吸附倍率测试，见表1；使用离心法对吸附纯二甲苯的PP纤维吸附材料进行离心分离（再生纤维吸附材料的吸附功能），对再生和多次再生后的PP纤维吸附材料再进行纯二甲苯的吸附性能测试，见表2。
对比例二
以PEW/PP共混改性纤维吸附材料（PEW/PP=7.5%）的工艺过程，参见授权号为ZL201010581144.2的发明专利[0025]-[0027]，制备PEW/PP纤维吸附材料，即：
将原料熔喷PP、PEW（PEW/PP=7.5%）及质量分数0.02%的助剂抗氧剂2264和助燃剂十溴二苯醚放入粉碎机中粉碎、拌匀，然后通过双螺杆挤出机挤出后经牵引、水冷、切粒、干燥后得到预混料。
设定熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区温度分别设定至170℃、200℃、230℃，转速40rpm；计量泵区温度设定至230℃，转速20rpm；模头空气加热区温度设定至310℃，预热直到温度达到设定值并保持恒定时，启动主机。将PEW/PP=7.5%的预混料由进料口加入，经螺杆挤压熔融，由计量泵挤出，熔体经过喷丝板喷出时受到模头两侧的热空气喷吹，牵引，所形成的熔喷纤维在传动接收带上集聚成PEW/PP纤维吸附材料。
将制得的PEW/PP纤维吸附材料样品分别放在纯苯系物和水中吸附苯系物模拟装置（图2）中进行吸附倍率测试，见表2；使用离心法对吸附纯二甲苯的PEW/PP纤维吸附材料进行离心分离（再生纤维吸附材料的吸附功能），对再生和多次再生后的PEW/PP纤维吸附材料再进行纯二甲苯吸附性能测试，见表3。
对比例三
以PS/PP共混改性纤维吸附材料（PS/PP=10%）的工艺过程，参见公开号为CN102505172的发明专利[0040]-[0042]，制备PS/PP纤维吸附材料，即：将原料PP、PS（PS/PP=10%）及质量分数0.02%的助剂抗氧剂4010在双螺杆挤出机中造粒得到预混料。
设定熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区温度分别设定至175℃、190℃、225℃，转速40rpm；计量泵区温度设定至240℃，转速30rpm；模头空气加热区温度设定至320℃，预热直到温度达到设定值并保持恒定时，启动主机。将PS/PP=10%的预混料由进料口加入，经螺杆挤压熔融，由计量泵挤出，熔体经过喷丝板喷出时受到模头两侧的热空气喷吹，牵引，所形成的熔喷纤维在传动接收带上集聚成PS/PP纤维吸附材料。
将制得的PS/PP共混改性纤维吸附材料样品分别放在纯苯系物和水中吸附苯系物模拟装置（图2）中进行吸附倍率测试，见表5；使用离心法对吸附纯二甲苯的PS/PP纤维吸附材料进行离心分离（再生纤维吸附材料的吸附功能），对再生和多次再生后的PS/PP纤维吸附材料再进行纯二甲苯吸附性能测试，见表6。
对比例四
PP熔融接枝St改性纤维吸附材料（接枝率Gr=5.3%）的工艺过程，参见公开号为CN103014900A的发明专利[0031]-[0047]，制备PP-g-St熔融接枝改性纤维吸附材料，即：
将原料PP、接枝单体St、引发剂DCP（过氧化碳酸双十六烷基酯）、及助剂抗氧剂2264、助燃剂十溴二苯醚放入粉碎机中粉碎并混匀，得到混合物（PP/St/DCP/助剂=100/10/0.6/0.1）。
设定双螺杆挤出机的一区、二区、三区和机头温度分别为170℃、175℃、180℃、170℃，并预热，将混合物通过双螺杆挤出机挤出并造粒，得到含有PP-g-St接枝物的粒料（接枝率5.3%）。
设定熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区的温度为175℃、190℃、225℃，螺杆转速40rpm，设定计量泵温度为240℃，转速30rpm，模头热空气温度为320℃；将含有接枝物的粒料加入熔喷纺丝机的螺杆，经螺杆熔融进入计量泵中，由计量泵挤出，熔体经过喷丝板喷出时受到模头两侧的热空气喷吹，牵引，所形成的熔喷纤维在传动接收带上集聚成PP熔融接枝St改性纤维吸附材料。将制得的PP熔融接枝St改性纤维吸附材料样品分别放在纯苯系物和水中吸附苯系物模拟装置（图2）中进行吸附倍率测试，见表7；使用离心法对吸附纯二甲苯的PP熔融接枝St改性纤维吸附材料进行离心分离（再生纤维吸附材料的吸附功能），对再生和多次再生后的PP熔融接枝St改性纤维吸附材料再进行纯二甲苯吸附性能测试，见表8。
本发明按下述实施例的方法实施：
实施例一
使用对比例1中制得的传统PP纤维吸附材料来实施本发明的用St等离子接枝法提高PP纤维吸附苯系物及其再生吸附能力的新工艺，等离子射频发生器功率为10W/cm2，其工艺过程如下：
将传统PP纤维吸附材料（8）放入反应器（11）中，关闭反应器加料阀门（5），在单体溶液储罐A（7）中从加料口（13）加入St单体50wt%的无水乙醇溶液，并用从Ar气管（4）通入Ar鼓泡，从U型油封管（3）排除空气后关闭Ar控制阀门（12）。开启反应器上方的真空控制阀门（6-1）抽空气至真空度5Pa左右，用Ar置换反应器中的空气2-3次后，再抽Ar至真空度为5Pa左右，启动射频发生器，使反应器两端的电极激发Ar等离子体，至起辉。在10W/cm2的处理功率下起辉2min（即Ar等离子体辐照纤维的时间），关闭射频发生器和反应器上方的真空控制阀门（6-1），迅速打开反应器加料阀门5和单体溶液储罐A(7)上方的Ar控制阀门（12），让单体溶液吸入反应器，并使单体溶液浸没PP纤维吸进行表面接枝反应。反应3h后，开启反应器空气控制门（6-2）接通大气，通过输液泵（14）将单体溶液输送回到单体溶液储罐A中，备用，待单体溶液从PP纤维材料表面基本淋干时，再通过输液泵输送单体溶液至单体溶液储罐A中。迅速从反应器底盖（17）将PP纤维材料和部分单体溶液放到三足式离心机（15）中，立即盖上离心机上盖（18）离心分离5min，甩干后得到St等离子表面改性PP纤维，离心分离出的残留的单体溶液从单体溶液储罐B（16）通过输液泵（14）回到单体溶液储罐A。
取足够量的St等离子表面改性PP纤维材料样品在乙醇中清洗干净，干燥并称重，放置在纯苯系物和水中吸附苯系物模拟装置（图2）中进行吸附倍率测试，见表9.。使用离心法对吸附纯二甲苯的纤维吸附材料进行离心分离（再生纤维吸附材料的吸附功能），对再生和多次再生后的St等离子表面改性PP纤维吸附材料再进行纯二甲苯吸附性能测试，见表10.。对比表1、表3、表5、表7和表9可知St等离子表面改性PP纤维较纯PP和PEW/PP共混改性纤维对纯的苯系物和水中苯系物的吸附都有较大提升，对水中苯的吸附倍率较传统PP纤维增加了367%，较PEW/PP共混改性纤维增加了95%，较PS/PP共混改性纤维增加了10%；对水中二甲苯的吸附倍率较纯PP纤维增加了536%，较PEW/PP共混改性纤维增加了96%；对水中甲苯的吸附倍率较纯PP纤维增加了406%，较PEW/PP共混改性纤维提升了97%，与PP熔融接枝St改性纤维性能相当,但等离子体改性避免了熔融接枝改性中包含的热加工过程的缺点，设备和工序更简单易操作。对比表2、表4、表6、表8和表10可知等St等离子表面改性PP纤维对纯二甲苯的吸附再生性能更加稳定可靠，5次再生后，吸附性能保持在原来的94%以上。
实施例二
使用对比例1中制得的传统PP纤维吸附材料来实施本发明的用St等离子接枝法提高PP纤维吸附苯系物及其再生吸附能力的新工艺，等离子射频发生器功率为20W/cm2，其工艺过程如下：
将传统PP纤维吸附材料（8）放入反应器（11）中，关闭反应器加料阀门（5），在单体溶液储罐A（7）中从加料口（13）加入St单体50wt%的无水乙醇溶液，并用从Ar气管（4）通入Ar鼓泡，从U型油封管（3）排除空气后关闭Ar控制阀门（12）。开启反应器上方的真空控制阀门（6-1）抽空气至真空度5Pa左右，用Ar置换反应器中的空气2-3次后，再抽Ar至真空度为5Pa左右，启动射频发生器，使反应器两端的电极激发Ar等离子体，至起辉。在20W/cm2的处理功率下起辉2min（即Ar等离子体辐照纤维的时间），关闭射频发生器和反应器上方的真空控制阀门（6-1），迅速打开反应器加料阀门5和单体溶液储罐A(7)上方的Ar控制阀门（12），让单体溶液吸入反应器，并使单体溶液浸没PP纤维吸进行表面接枝反应。反应3h后，开启反应器空气控制门（6-2）接通大气，通过输液泵（14）将单体溶液输送回到单体溶液储罐A中，备用，待单体溶液从PP纤维材料表面基本淋干时，再通过输液泵输送单体溶液至单体溶液储罐A中。迅速从反应器底盖（17）将PP纤维材料和部分单体溶液放到三足式离心机（15）中，立即盖上离心机上盖（18）离心分离5min，甩干后得到St等离子表面改性PP纤维，离心分离出的残留的单体溶液从单体溶液储罐B（16）通过输液泵（14）回到单体溶液储罐A。
取足够量的St等离子表面改性PP纤维吸附材料样品在乙醇中清洗干净，干燥并称重。把清洗后的St等离子表面改性PP纤维吸附材料分别放置在纯苯系物和水中吸附苯系物模拟装置（图2）中进行吸附倍率测试，见表11.；使用离心法对吸附纯二甲苯的纤维吸附材料进行离心分离（再生纤维吸附材料的吸附功能），对再生和多次再生后的St等离子表面改性PP纤维吸附材料再进行纯二甲苯吸附性能测试，见表12.。对比表1、表3、表5、表7和表11可知，其对水中苯的吸附倍率较纯PP纤维增加了400%，较PEW/PP共混改性纤维增加了108%，较PS/PP共混改性纤维增加了10%；其吸附水中二甲苯的倍率较纯PP纤维提高了573%，较PEW/PP共混改性纤维提高了107%，较PS/PP共混纤维提高了14%；其吸附水中甲苯的倍率较纯PP纤维提高了438%，较PEW/PP共混改性纤维提高了109%，较PS/PP共混纤维提高了16%，比熔融接枝改性纤维性能略有提高，表明适当提升等离子处理功率可以增加纤维基材表面的活性点，提高接枝率，增强材料的吸附性能。对比表2、表4、表6、表8和表12可知，其吸附性能稳定可靠，5次再生后吸附性能保持在原来的94%以上。
实施例三
使用对比例1中制得的传统PP纤维吸附材料来实施本发明的用St等离子接枝法提高PP纤维吸附苯系物及其再生吸附能力的新工艺，等离子射频发生器功率为30W/cm2，其工艺过程如下：
将传统PP纤维吸附材料（8）放入反应器（11）中，关闭反应器加料阀门（5），在单体溶液储罐A（7）中从加料口（13）加入St单体50wt%的无水乙醇溶液，并用从Ar气管（4）通入Ar鼓泡，从U型油封管（3）排除空气后关闭Ar控制阀门（12）。开启反应器上方的真空控制阀门（6-1）抽空气至真空度5Pa左右，用Ar置换反应器中的空气2-3次后，再抽Ar至真空度为5Pa左右，启动射频发生器，使反应器两端的电极激发Ar等离子体，至起辉。在30W/cm2的处理功率下起辉2min（即Ar等离子体辐照纤维的时间），关闭射频发生器和反应器上方的真空控制阀门（6-1），迅速打开反应器加料阀门5和单体溶液储罐A(7)上方的Ar控制阀门（12），让单体溶液吸入反应器，并使单体溶液浸没PP纤维吸进行表面接枝反应。反应3h后，开启反应器空气控制门（6-2）接通大气，通过输液泵（14）将单体溶液输送回到单体溶液储罐A中，备用，待单体溶液从PP纤维材料表面基本淋干时，再通过输液泵输送单体溶液至单体溶液储罐A中。迅速从反应器底盖（17）将PP纤维材料和部分单体溶液放到三足式离心机（15）中，立即盖上离心机上盖（18）离心分离5min，甩干后得到St等离子表面改性PP纤维，离心分离出的残留的单体溶液从单体溶液储罐B（16）通过输液泵（14）回到单体溶液储罐A。
取足够量的的St等离子表面改性PP纤维吸附材料样品在乙醇中清洗干净，干燥并称重。把清洗后的St等离子表面改性PP纤维吸附材料分别放置在纯苯系物和水中吸附苯系物模拟装置（图2）中进行吸附倍率测试，见表13；使用离心法对吸附纯二甲苯的纤维吸附材料进行离心分离（再生纤维吸附材料的吸附功能），对再生和多次再生后的St等离子表面改性PP纤维吸附材料再进行纯二甲苯吸附性能测试，见表14。对比表1、表3、表5、表7和表13可知，其对水中苯的吸附倍率较纯PP纤维增加了407%，较PEW/PP共混改性纤维增加了113%，较PS/PP共混改性纤维增加了19%；其吸附水中二甲苯的倍率较纯PP纤维提高了591%，较PEW/PP共混改性纤维提高了113%，较PS/PP共混纤维提高了15%；其吸附水中甲苯的倍率较纯PP纤维提高了445%，较PEW/PP共混改性纤维提高了112%，较PS/PP共混纤维提高了17%，相比熔融接枝改性纤维性能也有明显提升，表明适当提升等离子处理功率可以增加纤维基材表面的活性点，提高接枝率，增强材料的吸附性能。对比表2、表4、表6、表8和表14可知，其吸附性能稳定可靠，5次再生后吸附性能保持在原来的94%以上。
实施例四
使用对比例1中制得的传统PP纤维吸附材料实施本发明的用St等离子接枝法提高PP纤维吸附苯系物及其再生吸附能力的新工艺，本实施例以等离子体先处理PP纤维表面，使其产生自由基，暴露空气后再接枝St，其工艺过程如下：
将传统PP纤维吸附材料放入反应器（11）中；关闭反应器加料阀门（5）。从加料口（13）加入St单体50wt%的无水乙醇溶液于单体溶液储罐A（7）中，继而从Ar控制阀门（12）通入Ar鼓泡，使内部空气从U型油封管（3）排除，关闭控制Ar阀门（12）。开启反应器上方的真空控制阀门（6-1），将反应器抽至5Pa左右，用Ar置换体系中的空气2-3次后，再抽Ar至5Pa左右，启动射频发生器（9），使反应器两端的电极激发Ar等离子体至起辉，在20W/cm2的处理功率下起辉2min（即Ar等离子体辐照纤维的时间），关闭射频发生器。通过反应器上方的空气控制阀门（6-2）通入空气（Air），PP纤维表面暴露于空气15min，使纤维表面的自由基活性点氧化为过氧化基团，此时，关闭空气控制阀门（6-2），打开单体溶液储罐A上方Ar阀门（12），并打开真空控制阀门（6-1）和反应器上方加料阀门（5），将St单体溶液从单体溶液储罐A中吸入反应器，使PP纤维吸附材料浸渍于St单体中。然后，关闭上述所有阀门，只打开空气控制阀门（6-2）连通大气，通过输液泵将单体输送回到单体储罐A，待将多余单体溶液从PP纤维材料表面基本淋干时，迅速从反应器的底部的反应器底盖（17）将PP纤维和部分单体溶液放到三足式离心机中，立即盖上离心机上盖（18）离心分离，5min，将单体溶液储罐B（16）中的单体溶液通过输液泵（14）回到单体溶液储罐A，同时将甩干的PP纤维在65℃下热处理6h，使过氧化物分解产生的自由基引发St单体的接枝聚合，得到St等离子表面改性PP纤维吸附材料。
取足够量的St等离子表面改性PP纤维吸附材料在乙醇中清洗干净，干燥并称重。把清洗后的St等离子表面改性PP纤维吸附材料分别放置在纯苯系物和水中吸附苯系物模拟装置（图2）中进行吸附倍率测试，见表15；使用离心法对吸附纯二甲苯的纤维吸附材料进行离心分离（再生纤维吸附材料的吸附功能），对再生和多次再生后的St等离子表面改性PP纤维吸附材料再进行纯二甲苯吸附性能测试，见表16。对比表1、表3、表5、表7和表15可知，其对水中苯的吸附倍率较纯PP纤维增加了397%，较PEW/PP共混改性纤维增加了107%，较PS/PP共混改性纤维增加了17%；其吸附水中二甲苯的倍率较纯PP纤维提高了564%，较PEW/PP共混改性纤维提高了105%，较PS/PP共混纤维提高了12%；其吸附水中甲苯的倍率较纯PP纤维提高了430%，较PEW/PP共混改性纤维提高了106%，较PS/PP共混纤维提高了14%，与不暴露空气等离子体处理改性纤维性能相当。对比表2、表4、表6、表8和表16可知，其吸附性能稳定可靠，5次再生后吸附性能保持在原来的92%以上。相对与实施例1、2、3，本实施例通过在等离子处理后暴露空气后加热是或氧化基团分解引发接枝聚合，虽然增加了反应时间，但是简化了向反应器加入单体溶液的步骤，等离子体处理和接枝聚合反应在不同装置中进行，降低了对生产设备的要求，同时不影响产品的吸附性能可靠性和稳定性。
以上方法中，含苯系物水的配置，纯苯系物和水中苯系物的吸附以及吸附倍率测定，以及纤维吸附材料的离心再生方法：
1、含苯系物水的配置
在3L的烧杯中加入2L去离子水，加入苯系物（苯、甲苯、二甲苯等），用磁力搅拌器高速搅拌2h，静止12h，去除水面浮油。模拟吸附水面以下的水中含有分散或溶解的苯系物时，将此含苯系物水移到自制的水中苯系物模拟吸附装置（见图2）里测试水中苯系物的吸附倍率。
2、纯苯系物的吸附
将片状纤维吸附材料剪成5×5cm大小，称重W1，然后用镊子夹住样品迅速浸入在室温下的苯系物中浸泡10min采用吊角法将其取出，自然垂滴30s待表面苯系物沥尽后，再放入已称过重量的表面皿中称重W2。根据吸油前后的重量差值计算饱和吸附量Q1。
Q1（g/g）=(W2-W1)/W1
3、水中苯系物的吸附
将片状纤维吸附材料剪成5×5cm大小，称重W4，置于环形金属双层网格的夹层③内固定后，将环形金属网格放入模拟吸附装置（图2）的含苯系物水中，并使片状纤维吸附材料样品浸没于水面之下。将搅拌子④置于环形金属网格的中心，烧杯②的底部，含苯系物水在搅拌子的低速搅拌下缓慢流过纤维吸附材料，使分散或溶解形式的苯系物能够与纤维吸附充分接触。吸附1h后，达到吸附饱和，取出测试。
4、纤维吸附材料对纯苯系物、水中苯系物的饱和吸附量测定
将上述3、4实验所得吸附苯系物饱和的纤维吸附材料样品置于索式提取器的提取管中，150mL四氯化碳作为提取溶剂，当提取管上端的冷凝器滴下第一滴凝聚液滴时开始计时，维持每秒1～2滴的滴液速度，提取3h后取出，提取液用10g左右的无水硫酸钠将水脱尽，用四氯化碳定容至200mL，按油浓度分析仪ET1200的要求步骤测定提取液中的苯系物浓度C，继而计算饱和吸附量，饱和吸附量=C×200/Wi（i=3、4.）
5、离心再生方法
将吸附后的纤维吸附材料置于离心机（SS300，中外合资张家港华大离心机制造有限公司）中，调节转速为4000rpm，离心10min，甩掉所吸附的纯二甲苯。
6、吸附材料再生吸附能力的测定
将吸附纯二甲苯后的纤维吸附材料按照5的测试方法进行再生，再按照2.进行纯二甲苯饱和吸附量的测定，并计算再生吸附能力。
再生吸附能力（%）=再生后对二甲苯的饱和吸附量/原始材料对二甲苯的饱和吸附量×100%。
表1.PP纤维吸附材料的吸附性能
表2.PP纤维吸附材料的再生吸附性能
表3.PEW/PP纤维吸附材料的吸附性能
表4.PEW/PP纤维吸附材料再生吸附能力
表5.PS/PP纤维吸附材料的吸附性能
表6.PS/PP纤维吸附材料再生吸附能力
表7.PP熔融接枝St纤维吸附材料的吸附性能
表8.PP熔融接枝St维吸附材料再生吸附能力
表9.St等离子（功率10W）表面改性纤维吸附材料的吸附性能
表10.St等离子（功率10W）表面改性纤维吸附材料的再生吸附性能
表11.St等离子（功率20W）表面改性纤维吸附材料的吸附性能
表12.St等离子（功率20W）表面改性纤维吸附材料再生吸附性能
| 再生次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 再生吸附能力 | 95.8 | 94.5 | 94.6 | 94.2 | 94.3 |
| （%） |
表13.St等离子（功率30W）表面改性纤维吸附材料的吸附性能
表14.St等离子（功率30W）表面改性纤维吸附材料再生吸附性能
表15.St等离子（20W，暴露空气）表面改性纤维吸附材料的吸附性能
表16.St等离子（20W，暴露空气）表面改性纤维吸附材料再生吸附性能
Claims (6)
1.一种提高PP纤维吸附苯系物和再生吸附能力的方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一、设定熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区的温度、计量泵区的温度和模头空气加热区的温度，当所述温度达到设定值后，将纯熔喷PP料加入熔喷纺丝机，经熔融，挤出，喷吹，牵引，形成PP纤维；
步骤二、将所述PP纤维放入等离子体反应器中，抽真空，以Ar气置换出反应器中的空气，保持压强在5-20Pa，等离子处理PP纤维的功率为5-90 W/cm2，启辉处理30s-10min；
步骤三、将St单体溶液从储罐经加料阀门加入所述等离子体反应器，浸渍PP纤维，反应10min-4h后将St单体溶液重新输送至储罐，离心分离PP纤维表面残留的St单体溶液，得到St等离子表面改性PP纤维。
2.根据权利要求1所述提高PP纤维吸附苯系物和再生吸附能力的方法，其特征在于：所述熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区的温度分别设定至160℃、200℃、230℃，计量泵区温度设定至270℃，模头空气加热区温度设定至300℃。
3.根据权利要求1所述提高PP纤维吸附苯系物和再生吸附能力的方法，其特征在于：所述St单体溶液中St单体的重量百分比为10-60wt%，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙醇、异丙醇中的一种。
4.根据权利要求1所述提高PP纤维吸附苯系物和再生吸附能力的方法，其特征在于：所述离心分离的时间为4-10min。
5.根据权利要求1所述提高PP纤维吸附苯系物和再生吸附能力的方法，其特征在于：所述离心分离后的St单体溶液回收至储罐中。
6.根据权利要求1所述提高PP纤维吸附苯系物和再生吸附能力的方法，其特征在于：PP纤维经启辉处理后暴露空气5-15min，再被St单体溶液浸渍，在50-70℃下热处理3-6h。
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