CN106492769B - 一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂及其制备方法 - Google Patents

一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂及其制备方法。本发明把聚丙烯颗粒和吸油树脂有效结合制备负载型有机溶剂吸收剂，提高了材料的机械性能；其制备过程为：将聚丙烯颗粒、苯乙烯、丙烯酸酯类、交联剂和引发剂在具有水和乳化剂的环境下进行接枝包覆反应，制得一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂。本发明的吸收剂兼具聚丙烯颗粒和吸油树脂的特点，吸收性能好、机械强度高且吸收后不会发生显著变形；能有效克服吸油树脂自身作为主体存在的机械强度低、在有机溶剂中发生显著变形的不足。本发明能够用于含有机溶剂工业废水废液的处理以及化工生产中有机溶剂的泄漏与紧急吸收，在柱或者塔设备中装填使用方便，工业化应用潜力大，发展前景广阔。

Description

一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂及其制备方法
技术领域
本发明属于复合功能材料领域，具体涉及一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着工业技术的不断发展与进步，有机溶剂已广泛应用于化工生产、食品加工、采矿冶金、药物合成等诸多领域。工业上有机溶剂的种类多达 3 万余种，包括脂肪烃、脂环烃、芳香烃。工业中常见的有机溶剂有苯、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、三氯乙烯、氯仿、四氯化碳等。有机溶剂在生产、运输或者使用过程中的泄漏或挥发不可避免，加上产生的各类废液废水，有机溶剂已造成了严重的环境污染和安全隐患，对有机溶剂污染的治理势在必行。
吸收吸附法是利用各种多孔性材料吸收吸附有害物质而达到去除污染的目的。吸收吸附法操作简单，去除效率高，富集能力强。吸油材料已被广泛用于对有机溶剂的吸收处理。吸油材料按其成分主要可分为三类：有机类吸油材料、无机类吸油材料、复合类吸油材料。有机吸油材料又可以分为天然有机吸油材料和合成有机吸油材料。目前对合成有机吸油材料的研究已取得了一定的进展，但是多数研究均以吸收倍率作为唯一的评价指标，而未详细考察吸收剂吸收后膨胀变形的情况。有机合成吸收剂普遍存在吸收溶剂后体积大幅度膨胀的现象，在应用过程中容易造成堵塞或后续使用困难，不利于在吸收塔或吸收柱中装填使用，这样限制了吸收剂的应用发展。发明专利ZL201410036400.8公开了一种有机溶剂吸收剂及其制备方法。该吸收剂具有吸收倍率高、吸收速度快等优点，而且吸收后表面粘性小，但是该种吸收剂依然存在机械强度较低、且在有机溶剂中发生显著溶胀变形的不足，限制了该吸收剂的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂及其制备方法。本发明制备的聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂吸收后体积变化不明显，吸收剂无显著变形，能解决吸油树脂作为主体所存在的机械强度较低、且在有机溶剂中发生显著溶胀变形的不足。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂，其原料组分按重量份计：聚丙烯颗粒1-10份，苯乙烯5-15份，丙烯酸酯类2-15份。
其中，所述丙烯酸酯类为丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯中的一种或几种。
本发明的另一目的在于提供一种上述聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将1-10份聚丙烯颗粒在30-50份有机溶剂中溶胀12-24h。
（2）将0.1-0.5份乳化剂在100份蒸馏水中超声溶解。
（3）将5-15份苯乙烯、2-15份丙烯酸酯类与0.01-1份交联剂、0.01-1份引发剂混合均匀，往混合液中通入氮气10分钟。
（4）将步骤（1）得到的溶胀聚丙烯颗粒和步骤（2）配制的乳化剂水溶液加到三口烧瓶中，控制搅拌器转速为250-350rpm，在 50-70℃下搅拌10-30 min。
（5）将步骤（3）配制的混合液滴加到三口烧瓶中，在 50-90℃下接枝包覆反应 5-8小时。
（6）将得到的产物抽滤、水洗、干燥，再以丙酮为溶剂进行索氏抽提，最后干燥得到聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂。
其中，步骤（1）中所述的有机溶剂为甲苯、二甲苯、丙酮中的一种。
步骤（2）中所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。
步骤（3）中所述的交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种。
步骤（3）中所述的引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二月桂酰、偶氮二异丁腈中的一种。
步骤（6）制备得到的聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂为球形颗粒，粒径为 1-4毫米。
通过计算吸收倍率、接枝率、接枝物吸收倍率判断本发明聚丙烯负载型有机溶液吸收剂的性能。
吸收倍率的计算方法为：准确称取m1(g)的干燥吸收剂，浸入装有足量待测有机溶剂（以甲苯为例）的烧杯中，待其吸收达到平衡后（约5小时），过滤并取出吸收剂，迅速用滤纸擦拭吸收剂，然后用天平称取此时吸收剂的质量m2(g)，按式（1）计算吸收倍率：
式中，Q为吸收剂的吸收倍率，g/g；m1为吸收剂吸收前的质量，g；m2为吸收剂吸收平衡后的质量，g。
接枝率按式（2）计算，接枝物的吸收倍率按式（3）计算：
式中，E为吸收剂的接枝率，%；Qs为接枝物的吸收倍率，g/g；mt为索氏抽提后吸收剂的质量，g；m0为聚丙烯颗粒的质量，g。
本发明的优点在于：
本发明以聚丙烯颗粒作为载体，通过乳液接枝聚合法在聚丙烯颗粒表面接枝包覆苯丙交联共聚物，制备得到负载型有机溶剂吸收剂，该吸收剂兼具聚丙烯颗粒和吸油树脂的特点，吸收性能好、机械强度高且吸收后不会发生显著变形，能有效克服吸油树脂自身作为主体存在的机械强度低、在有机溶剂中发生显著变形的不足，工业适用性好。
本发明的聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂能够用于含有机溶剂工业废水废液的处理以及化工生产中有机溶剂的泄漏与紧急吸收，在柱或者塔设备中装填使用方便，可以充分展现吸收剂的优越性能，工业化应用潜力大。
附图说明
图1为实施例1所制吸收剂的体视显微镜形貌图；
图2a,2b为实施例1所制吸收剂的表面、断面扫描电镜图（×500）；
图3为实施例1所制吸收剂对不同有机溶剂的吸收倍率。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，以下实例将对本发明做进一步说明，但并非用以限制本发明的范围。
实施例1
（1）将5g聚丙烯颗粒在40g二甲苯中溶胀24h。
（2）将0.25g份十二烷基硫酸钠在100g蒸馏水中超声溶解。
（3）将10.5g苯乙烯、3.5g丙烯酸丁酯与0.15g二乙烯基苯、0.15g过氧化二苯甲酰混合均匀，往混合液中通入氮气10分钟。
（4）将步骤（1）得到的溶胀聚丙烯颗粒和步骤（2）配制的乳化剂水溶液加到三口烧瓶中，控制搅拌器转速为300rpm，在 70℃下搅拌10min。
（5）将步骤（3）配制的混合液滴加到三口烧瓶中，在 80℃下接枝包覆反应 5小时。
（6）将得到的产物抽滤、水洗、干燥，再以丙酮为溶剂进行索氏抽提，最后干燥得到聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂。
该吸收剂呈球状颗粒，平均粒径为3毫米。该吸收剂对甲苯的吸收倍率为 8.3g/g，接枝率为115.6%。由于聚丙烯颗粒基本不吸收有机溶剂，所以通过接枝率和吸收剂吸收倍率可以计算出接枝物的甲苯吸收倍率为15.4g/g。该吸收剂对不同溶剂的吸收倍率见图3，其中对苯类、酯类、卤代烃的吸收倍率较高。通过加水蒸馏法对吸收剂进行回收，再生后的吸收剂对甲苯的吸收倍率基本没变化。
实施例2
（1）将5g聚丙烯颗粒在40g甲苯中溶胀24h。
（2）将0.25g十二烷基硫酸钠在100g蒸馏水中超声溶解。
（3）将9g苯乙烯、3g丙烯酸-2-乙基己酯与0.15g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.15g偶氮二异丁腈混合均匀，往混合液中通入氮气10分钟。
（4）将步骤（1）得到的溶胀聚丙烯颗粒和步骤（2）配制的乳化剂水溶液加到三口烧瓶中，控制搅拌器转速为350rpm，在 70℃下搅拌30min。
（5）将步骤（3）配制的混合液滴加到三口烧瓶中，在 80℃下接枝包覆反应 8小时。
（6）将得到的产物抽滤、水洗、干燥，再以丙酮为溶剂进行索氏抽提，最后干燥得到聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂。
实施例3
（1）将5g聚丙烯颗粒在50g丙酮中溶胀12h。
（2）将0.25g十二烷基磺酸钠在100g蒸馏水中超声溶解。
（3）将15g苯乙烯、5g甲基丙烯酸月桂酯与0.1g乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.15g过氧化二月桂酰混合均匀，往混合液中通入氮气10分钟。
（4）将步骤（1）得到的溶胀聚丙烯颗粒和步骤（2）配制的乳化剂水溶液加到三口烧瓶中，控制搅拌器转速为300rpm，在 70℃下搅拌10min。
（5）将步骤（3）配制的混合液滴加到三口烧瓶中，在 80℃下接枝包覆反应 6小时。
（6）将得到的产物抽滤、水洗、干燥，再以丙酮为溶剂进行索氏抽提，最后干燥得到聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂。
实施例4
（1）将10g聚丙烯颗粒在40g二甲苯溶剂中溶胀24h。
（2）将0.5g十二烷基硫酸钠在100g蒸馏水中超声溶解。
（3）将10.5g苯乙烯、10.5g丙烯酸丁酯与0.2g二乙烯基苯、0.5g过氧化二苯甲酰混合均匀，往混合液中通入氮气10分钟。
（4）将步骤（1）得到的溶胀聚丙烯颗粒和步骤（2）配制的乳化剂水溶液加到三口烧瓶中，控制搅拌器转速为300rpm，在 70℃下搅拌30min。
（5）将步骤（3）配制的混合液滴加到三口烧瓶中，在 80℃下接枝包覆反应 5小时。
（6）将得到的产物抽滤、水洗、干燥，再以丙酮为溶剂进行索氏抽提，最后干燥得到聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂。
实施例5
（1）将5g聚丙烯颗粒在40g二甲苯溶剂中溶胀24h。
（2）将0.25g十二烷基硫酸钠与0.25g辛基酚聚氧乙烯醚在100g蒸馏水中超声溶解。
（3）将6g苯乙烯、8.5g丙烯酸丁酯、0.5g甲基丙烯酸月桂酯与0.15g二乙烯基苯、0.15g过氧化二苯甲酰混合均匀，往混合液中通入氮气10分钟。
（4）将步骤（1）得到的溶胀聚丙烯颗粒和步骤（2）配制的乳化剂水溶液加到三口烧瓶中，控制搅拌器转速为350rpm，在 70℃下搅拌10min。
（5）将步骤（3）配制的混合液滴加到三口烧瓶中，在 80℃下接枝包覆反应 6小时。
（6）将得到的产物抽滤、水洗、干燥，再以丙酮为溶剂进行索氏抽提，最后干燥得到聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂。
实施例6
（1）将2.5g聚丙烯颗粒在30g二甲苯中溶胀24h。
（2）0.125g十二烷基硫酸钠在100g蒸馏水中超声溶解。
（3）将10.5g苯乙烯、3.5g丙烯酸丁酯与0.15g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.15g过氧化二苯甲酰混合均匀，往混合液中通入氮气10分钟。
（4）将步骤（1）得到的溶胀聚丙烯颗粒和步骤（2）配制的乳化剂水溶液加到三口烧瓶中，控制搅拌器转速为250rpm，在 70℃下搅拌20min。
（5）将步骤（3）配制的混合液滴加到三口烧瓶中，在 90℃下接枝包覆反应 7小时。
（6）将得到的产物抽滤、水洗、干燥，再以丙酮为溶剂进行索氏抽提，最后干燥得到聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于：所述吸收剂的原料组分按重量份计：聚丙烯颗粒1-10份，苯乙烯5-15份，丙烯酸酯类2-15份，其制备方法包括以下步骤：
（1）将1-10份聚丙烯颗粒在30-50份有机溶剂中溶胀12-24h；
（2）将0.1-0.5份乳化剂在100份蒸馏水中超声溶解；
（3）将5-15份苯乙烯、2-15份丙烯酸酯类与0.01-1份交联剂、0.01-1份引发剂混合均匀，往混合液中通入氮气10min；
（4）将步骤（1）得到的溶胀聚丙烯颗粒和步骤（2）配制的乳化剂水溶液加到三口烧瓶中，控制搅拌器转速为250-350rpm，在 50-70℃下搅拌10-30 min；
（5）将步骤（3）配制的混合液滴加到三口烧瓶中，在 50-90℃下接枝包覆反应 5-8h；
（6）将得到的产物抽滤、水洗、干燥，再以丙酮为溶剂进行索氏抽提，最后干燥得到聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸酯类为丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的有机溶剂为甲苯、二甲苯、丙酮中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二月桂酰、偶氮二异丁腈中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于：步骤（6）制备得到的聚丙烯负载型有机溶剂吸收剂为球形颗粒，粒径为 1-4毫米。
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