CN110918074B - 高效吸附剂和无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法 - Google Patents

高效吸附剂和无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高效吸附剂和无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法。所述方法包括将腈氧化物与不饱和化合物溶解于溶剂中得到混合物，其中，腈氧化物为含有二个或二个以上腈氧基团的化合物，不饱和化合物为含有二个或二个以上烯基或炔基的化合物；控制温度，对混合物进行搅拌得到凝胶；将凝胶进行超临界干燥或将凝胶进行溶剂交换后冷冻干燥，得到高效吸附剂。所述高效吸附剂由上述方法制备得到。本发明方法在制备过程中不需要催化剂，操作简单、无需高温、成本较低、成品率高，符合实际应用的要求，适于工业推广；高效吸附剂具有吸附容量大、吸附时间短、循环使用性能好的特点，能够对有机溶剂和三硝基甲苯进行有效吸附。

Description

高效吸附剂和无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法
技术领域
本发明属于高分子材料制备技术领域，更具体地讲，涉及一种高效吸附剂和无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法。
背景技术
有机溶剂和三硝基甲苯(TNT)在生产和使用中由于泄漏和排放造成的水污染严重威胁着地球上所有生物的安全。对于有机溶剂和TNT的去除已经迫在眉睫。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种操作简单、无需高温、成本较低、成品率高的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法，所述方法可以包括以下步骤：将腈氧化物与不饱和化合物溶解于溶剂中得到混合物，其中，所述腈氧化物为含有二个或二个以上腈氧基团的化合物，所述不饱和化合物为含有二个或二个以上烯基或炔基的化合物；控制温度，对所述混合物搅拌得到凝胶；将所述凝胶进行超临界干燥或将所述凝胶进行溶剂交换后冷冻干燥，得到高效吸附剂。
在本发明的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法的一个示例性实施例中，所述腈氧化物含有的腈氧基团与不饱和化合物含有的烯基的摩尔比可以为1:0.5～7，所述腈氧化物含有的腈氧基团与不饱和化合物含有的炔基的摩尔比可以为1:0.5～9。
在本发明的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法的一个示例性实施例中，所述超临界干燥可以包括将所述凝胶在温度为30℃～60℃，压力为9.2MP以上的条件下进行超临界干燥。
在本发明的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法的一个示例性实施例中，所述冷冻干燥可以包括将溶剂交换后的凝胶在温度为-30～-50℃，压力为0.5MPa～1MPa的条件下进行冷冻干燥。
在本发明的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法的一个示例性实施例中，所述高效吸附剂可以为含有异噁唑啉基或异噁唑基的多孔聚合物。
本发明的另一方面提供了一种高效吸附剂，所述高效吸附剂由以上所述的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法制备得到。进一步的，所述高效吸附剂可以为含有异噁唑啉基或异噁唑基的多孔聚合物。
本发明的再一方面提供了一种高效吸附剂在吸附有机溶剂和三硝基甲苯中的应用。进一步的，所述有机溶包括氯仿、苯酚、二氯甲烷、苯胺、溴苯、四氢呋喃和苯。
与现有技术相比，本发明的方法在制备过程中不需要催化剂，操作简单、无需高温、成本较低、成品率高，符合实际应用的要求，适于工业推广；本发明的高效吸附剂具有吸附容量大、吸附时间短、循环使用性能好的特点，能够对有机溶剂和三硝基甲苯进行有效的吸附。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明一个示例性实施例的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法流程示意图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的高效吸附剂和无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法。
具体来讲，“点击聚合”是一类新型、高效聚合反应的统称，具备快速高效、反应条件温和、原料廉价易得、提纯简便、产物区域选择性和立体选择性好等突出优势。本发明使用的腈氧化物是一类-CNO直接与分子上的碳原子相连的有机化合物，其可以为高活性的1,3-偶极体，在不添加催化剂，室温或低温下与含有不饱和键的亲偶极体或自身进行1,3-偶极环加成反应。本发明首次将腈氧化物和不饱和化合物通过无催化剂点击聚合交联成空间网络结构，结合超临界干燥或冷冻干燥制备有机溶剂和TNT多孔吸附剂，该吸附剂具有比表面积高、孔径可控等方面的优势；同时，具有吸附容量大、吸附时间短、循环使用性能好的特点。本发明的方法在制备过程中无需催化剂，操作简单、无需高温、成本较低、成品率高，符合实际应用的要求，适于工业推广。
本发明的一方面提供了一种无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法。在本发明的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法的一个示例性实施例中，如图1所示，所述方法可以包括：
S01，将腈氧化物和不饱和化合物溶解于溶剂中得到混合物。
所述腈氧化物可以是含有二个或二个以上腈氧基团(-CNO)的化合物。所述不饱和化合物可以是含有二个或二个以上烯基或炔基的化合物。进一步的，所述腈氧化物可以是含有五个或五个以上腈氧基团(-CNO)的化合物。所述不饱和化合物可以是含有五个或五个以上烯基或炔基的化合物。例如，所述腈氧化物可以是含有八个腈氧基团(-CNO)的化合物。所述不饱和化合物可以是含有九个烯基或炔基的化合物。所述溶剂可以是四氢呋喃等能够溶解腈氧化物和不饱和化合物的溶剂。
在本实施例中，所述腈氧基团与所述烯基的摩尔比可以是1:0.5～7。所述腈氧基团与所述炔基的摩尔比可以是1:0.5～9。设置上述范围的摩尔比，能够确保腈氧基团与所述烯基或炔基有较好的吸附性能，才能生成本发明所制备的能够吸附有机溶剂和TNT的多孔吸附剂。腈氧基团与烯基，以及腈氧基团与炔基的摩尔比的不同对于多孔吸附剂对有机溶剂和TNT的吸附能力存在差别。进一步的，所述腈氧基团与烯基，以及腈氧基团与炔基的摩尔比可以是1:1。在设置的摩尔比为1:1的比例下得到的多孔吸附剂对TNT的吸附能力能够达到最好。在设置腈氧基团与烯基的摩尔比为1:7，腈氧基团与炔基的摩尔比为1:9的比例下，所得吸附剂对有机溶剂的吸附性能达到最好。
S02，控制温度，对所述混合物进行搅拌得到凝胶。
在本实施例中，控制的温度可以低于100℃。当然，本发明的控制的温度不限于此，控制的温度可以根据所选用的腈氧化合物以及不饱和化合物的本身的性质进行确定。所述搅拌可进行较为剧烈的搅拌直至完全生成凝胶。
S03，将所述凝胶进行超临界干燥或将所述凝胶进行溶剂交换后冷冻干燥，得到高效吸附剂。
在本实施例中，所述溶剂交换可以使用去离子水进行溶剂交换。当然，本发明的溶剂交换不限于此。
在本实施例中，所述超临界干燥的温度可以为30℃～60℃，压力可以设置在9.2MPa以上，干燥的时间可以设置在一周以上。例如，所述凝胶可以在温度为45℃，压力为10MPa的条件下干燥8天。
在本实施例中，所述冷冻干燥的温度可以设置为-30℃～-50℃，压力可以设置为0.5MPa～1MPa，干燥的时间可以设置为在3天以上。例如，冷冻干燥的温度可以为-40℃，压力可以为0.8MPa，干燥的时间可以设置为5天。
在本实施例中，所述高效吸附剂可以是含有异噁唑啉基或异噁唑基的多孔聚合物。所述含腈氧基团的化合物与所述含烯基的不饱和化合物反应可以生成含异噁唑啉基的多孔吸附剂。所述含腈氧基团的化合物与所述含炔基的不饱和化合物反应可以生成含异噁唑基的多孔吸附剂。所述聚合物吸附剂具有高的比表面积和永久的孔结构。所述高效吸附剂能够有效的对有机溶剂和三硝基甲苯就行吸附。所述有机溶剂可以包括氯仿、苯酚、二氯甲烷、苯胺、溴苯、四氢呋喃和苯。当然，本发明的有机溶剂不限于此。
本发明的另一方面提供了一种高效吸附剂。所述高效吸附剂可以由以上所述的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法制备得到。进一步的，所述高效吸附剂可以是含有异噁唑啉基或异噁唑基的多孔聚合物。所述多孔聚合物具有高的比表面积和永久的孔结构。所述高效吸附剂能够有效的对有机溶剂和三硝基甲苯进行吸附。所述有机溶剂可以包括氯仿、苯酚、二氯甲烷、苯胺、溴苯、四氢呋喃和苯。当然，本发明的有机溶剂不限于此。
本发明的再一方面提供了一种高效吸附剂在吸附有机溶剂和三硝基甲苯(TNT)方面的应用。所述高效吸附剂可以为所述的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法制备得到的高效吸附剂。进一步的，所述有机溶剂可以为氯仿、苯酚、二氯甲烷、苯胺、溴苯、四氢呋喃或苯。当然，本发明的有机溶剂不限于此。
为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。
示例1
按腈氧基团与烯基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅰ和不饱和化合物-Ⅰ，分别溶于四氢呋喃，-30℃下混合并剧烈搅拌，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-Ⅰ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000051
高效吸附剂-Ⅰ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为25.67g/g(每一克高效吸附剂对氯仿的吸附量为25.67克)，苯酚为22.31g/g，二氯甲烷为20.12g/g，苯胺为18.77g/g，溴苯为15.43g/g，四氢呋喃为13.43g/g，苯为8.67g/g。并表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为128.7mg/g，理论最大吸附量为177.3mg/L，并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例2
按腈氧基团与烯基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅱ和不饱和化合物-Ⅰ，分别溶于四氢呋喃，-30℃下混合并剧烈搅拌，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-Ⅱ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000052
高效吸附剂-Ⅱ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为29.01g/g，苯酚为25.66g/g，二氯甲烷为23.15g/g，苯胺为20.79g/g，溴苯为19.95g/g，四氢呋喃为17.11g/g，苯为11.41g/g并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为133.0mg/g，理论最大吸附量为191.6mg/L，并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例3
按腈氧基团与烯基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅲ和不饱和化合物-Ⅰ，分别溶于四氢呋喃，混合搅拌，加热至50℃，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-Ⅲ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000061
高效吸附剂-Ⅲ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为20.57g/g，苯酚为18.37g/g，二氯甲烷为17.72g/g，苯胺为14.12g/g，溴苯为12.22g/g，四氢呋喃为11.45g/g，苯为6.68g/g，并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为159.1mg/g，理论最大吸附量为230.41mg/L，并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例4
按腈氧基团与烯基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅳ和不饱和化合物-Ⅰ，分别溶于四氢呋喃，混合搅拌，加热至50℃，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-Ⅳ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000071
高效吸附剂-Ⅳ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为36.08g/g，苯酚为32.18g/g，二氯甲烷为30.76g/g，苯胺为26.05g/g，溴苯为25.19g/g，四氢呋喃为21.21g/g，苯为18.02g/g并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为130.37mg/g，理论最大吸附量为182.89mg/L，并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力变化不大。
示例5
按腈氧基团与烯基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅴ和不饱和化合物-Ⅰ，分别溶于四氢呋喃，混合搅拌，加热至50℃，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-Ⅴ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000072
高效吸附剂-Ⅴ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为21.16g/g，苯酚为20.01g/g，二氯甲烷为18.01g/g，苯胺为15.21g/g，溴苯为12.63g/g，四氢呋喃为11.09g/g，苯为8.82g/g并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为163.3mg/g，理论最大吸附量为255.2mg/L并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例6
按腈氧基团与烯基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅵ和不饱和化合物-Ⅰ，分别溶于四氢呋喃，混合搅拌，加热至50℃，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-Ⅵ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000081
高效吸附剂-Ⅵ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为29.01g/g，苯酚为27.77g/g，二氯甲烷为25.75g/g，苯胺为23.02g/g，溴苯为22.56g/g，四氢呋喃为18.08g/g，苯为13.00g/g并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为118.17mg/g，理论最大吸附量为162.01mg/L，并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例7
按腈氧基团与烯基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅰ和不饱和化合物-Ⅱ，分别溶于四氢呋喃，-30℃下混合并剧烈搅拌，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-Ⅶ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000091
高效吸附剂-Ⅶ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为15.67g/g，苯酚为14.01g/g，二氯甲烷为13.12g/g，苯胺为11.77g/g，溴苯为10.43g/g，四氢呋喃为10.13g/g，苯为5.67g/g并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为52.0mg/g，理论最大吸附量为71.7mg/L，并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例8
按腈氧基团与烯基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅱ和不饱和化合物-Ⅱ，分别溶于四氢呋喃，-30℃下混合并剧烈搅拌，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-Ⅷ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000092
高效吸附剂-Ⅷ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为14.23g/g，苯酚为12.13g/g，二氯甲烷为11.62g/g，苯胺为10.77g/g，溴苯为9.13g/g，四氢呋喃为7.93g/g，苯为4.93g/g，并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为61.9mg/g，理论最大吸附量为71.2mg/L并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例9
按腈氧基团与烯基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅲ和不饱和化合物-Ⅱ，分别溶于四氢呋喃，混合搅拌，加热至50℃，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-Ⅸ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000101
高效吸附剂-Ⅸ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为19.00g/g，苯酚为17.13g/g，二氯甲烷为15.10g/g，苯胺为14.74g/g，溴苯为13.99g/g，四氢呋喃为12.21g/g，苯为8.91g/g并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为70.4mg/g，理论最大吸附量为89.2mg/L，并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例10
按腈氧基团与烯基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅳ和不饱和化合物-Ⅱ，分别溶于四氢呋喃，混合搅拌，加热至50℃，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-Ⅹ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000111
高效吸附剂-Ⅹ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为23.11g/g，苯酚为22.01g/g，二氯甲烷为21.67g/g，苯胺为18.23g/g，溴苯为17.11g/g，四氢呋喃为15.98g/g，苯为10.03g/g并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为88.1mg/g，理论最大吸附量为97.0mg/L并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例11
按腈氧基团与烯基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅴ和不饱和化合物-Ⅱ，分别溶于四氢呋喃，混合搅拌，加热至50℃，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-Ⅺ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000112
高效吸附剂-Ⅺ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为21.19g/g，苯酚为20.88g/g，二氯甲烷为19.79g/g，苯胺为17.01g/g，溴苯为15.20g/g，四氢呋喃为13.03g/g，苯为9.90g/g并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为90.31mg/g，理论最大吸附量为122.47mg/L，并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例12
按腈氧基团与烯基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅵ和不饱和化合物-Ⅱ，分别溶于四氢呋喃，混合搅拌，加热至50℃，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-Ⅻ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000121
高效吸附剂-Ⅻ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为23.09g/g，苯酚为22.24g/g，二氯甲烷为20.07g/g，苯胺为19.78g/g，溴苯为16.61g/g，四氢呋喃为14.01g/g，苯为11.23g/g并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为68.2mg/g，理论最大吸附量为86.1mg/L，并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例13
按腈氧基团与炔基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅰ和不饱和化合物-Ⅲ，分别溶于四氢呋喃，-30℃下混合并剧烈搅拌，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-ⅩⅢ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000131
高效吸附剂-ⅩⅢ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为18.05g/g，苯酚为15.46g/g，二氯甲烷为14.20g/g，苯胺为12.71g/g，溴苯为11.08g/g，四氢呋喃为9.88g/g，苯为6.63g/g。并表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为72.3mg/g，理论最大吸附量为103.3mg/L，并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例14
按腈氧基团与炔基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅱ和不饱和化合物-Ⅲ，分别溶于四氢呋喃，-30℃下混合并剧烈搅拌，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-ⅩⅣ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000132
高效吸附剂-ⅩⅣ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为17.31g/g，苯酚为16.11g/g，二氯甲烷为13.20g/g，苯胺为12.17g/g，溴苯为11.03g/g，四氢呋喃为9.02g/g，苯为5.56g/g，并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为88.1mg/g，理论最大吸附量为113.7mg/L并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例15
按腈氧基团与炔基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅲ和不饱和化合物-Ⅲ，分别溶于四氢呋喃，混合搅拌，加热至50℃，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-ⅩⅤ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000141
高效吸附剂-ⅩⅤ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为20.06g/g，苯酚为18.01g/g，二氯甲烷为16.71g/g，苯胺为13.89g/g，溴苯为12.65g/g，四氢呋喃为11.09g/g，苯为9.41g/g并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为75.8mg/g，理论最大吸附量为93.7mg/L，并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例16
按腈氧基团与炔基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅳ和不饱和化合物-Ⅲ，分别溶于四氢呋喃，混合搅拌，加热至50℃，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-ⅩⅥ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000151
高效吸附剂-ⅩⅥ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为22.83g/g，苯酚为21.91g/g，二氯甲烷为19.65g/g，苯胺为18.41g/g，溴苯为16.94g/g，四氢呋喃为16.02g/g，苯为12.01g/g并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为93.1mg/g，理论最大吸附量为125.5mg/L并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例17
按腈氧基团与炔基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅴ和不饱和化合物-Ⅲ，分别溶于四氢呋喃，混合搅拌，加热至50℃，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-ⅩⅦ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000152
高效吸附剂-ⅩⅦ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为25.24g/g，苯酚为23.27g/g，二氯甲烷为21.22g/g，苯胺为19.81g/g，溴苯为17.08g/g，四氢呋喃为15.63g/g，苯为10.04g/g并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为108.4mg/g，理论最大吸附量为147.6mg/L，并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
示例18
按腈氧基团与炔基官能团摩尔比1:1称取腈氧化合物-Ⅵ和不饱和化合物-Ⅲ，分别溶于四氢呋喃，混合搅拌，加热至50℃，凝胶生成，直接进行超临界干燥或用去离子水进行溶剂交换5次后冷冻干燥，得高效吸附剂-ⅩⅧ，其反应式如下：
Figure BDA0002298202010000161
高效吸附剂-ⅩⅧ可用于有机溶剂和TNT的吸附。对氯仿的吸附量为23.49g/g，苯酚为22.57g/g，二氯甲烷为21.44g/g，苯胺为18.68g/g，溴苯为17.13g/g，四氢呋喃为15.41g/g，苯为10.07g/g并且表现出良好的可循环使用性能，循环10次后，吸附量无明显变化。在室温下对200mg/L的TNT溶液的吸附量为71.7mg/g，理论最大吸附量为96.8mg/L，并表现出良好的循环吸附性能，重复5次后吸附能力无明显变化。
综上所述，本发明的方法在制备过程中不需要催化剂，操作简单、无需高温、成本较低、成品率高，符合实际应用的要求，适于工业推广；本发明的高效吸附剂具有吸附容量大、吸附时间短、循环使用性能好的特点，能够对有机溶剂和三硝基甲苯进行有效的吸附。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (8)

1.一种无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法，其特征在于，所述方法将腈氧化物和不饱和化合物通过无催化剂点击聚合交联成空间网络结构，包括以下步骤：
将腈氧化物与不饱和化合物溶解于溶剂中得到混合物，其中，所述腈氧化物为含有二个或二个以上腈氧基团的化合物，所述不饱和化合物为含有二个或二个以上烯基或炔基的化合物；
控制温度，对所述混合物进行搅拌得到凝胶；
将所述凝胶进行超临界干燥或将所述凝胶进行溶剂交换后冷冻干燥，得到高效吸附剂，所述高效吸附剂是含有异噁唑啉基或异噁唑基的多孔聚合物；
所述超临界干燥包括将所述凝胶在温度为30℃~60℃，压力为9.2MPa 以上的条件下进行超临界干燥；
所述冷冻干燥包括将溶剂交换后的凝胶在温度为-30~-50℃，压力为0.5MPa~1MPa的条件下进行冷冻干燥，所述腈氧化物含有的腈氧基团与不饱和化合物含有的烯基的摩尔比为1:0.5~7，所述腈氧化物含有的腈氧基团与不饱和化合物含有的炔基的摩尔比为1:0.5~9。
2.根据权利要求1所述的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法，其特征在于，所述腈氧化物含有的腈氧基团与不饱和化合物含有的烯基的摩尔比为1:1，所述腈氧化物含有的腈氧基团与不饱和化合物含有的炔基的摩尔比为1:1；或者
所述腈氧化物含有的腈氧基团与不饱和化合物含有的烯基的摩尔比为1:7，所述腈氧化物含有的腈氧基团与不饱和化合物含有的炔基的摩尔比为1:9。
3.根据权利要求1所述的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法，其特征在于，所述超临界干燥的时间设置在一周以上，冷冻干燥时间设置为在3天以上。
4.根据权利要求1所述的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法，其特征在于，所述冷冻干燥包括将溶剂交换后的凝胶在温度为-40℃，压力为0.8MPa的条件下进行冷冻干燥，超临界干燥包括将所述凝胶在温度为45℃，压力为10MPa的条件下进行超临界干燥。
5.一种高效吸附剂，其特征在于，所述高效吸附剂为由权利要求1至4中任意一项所述的无催化剂点击聚合制备高效吸附剂的方法制备得到的高效吸附剂。
6.根据权利要求5所述的高效吸附剂，其特征在于，所述高效吸附剂为含有异噁唑啉基或异噁唑基的多孔聚合物。
7.权利要求5所述的高效吸附剂在吸附有机溶剂和三硝基甲苯中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述有机溶剂包括氯仿、苯酚、二氯甲烷、苯胺、溴苯、四氢呋喃和苯。
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Assignor: Southwest University of Science and Technology

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Denomination of invention: Method for preparing efficient adsorbents through efficient adsorbent and catalyst free click polymerization

Granted publication date: 20220426

License type: Common License

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