一种纳米巯基聚倍半硅氧烷对位芳纶纤维复合吸附剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种吸附剂的制备方法，尤其设及一种复合吸附剂的制备方法，属于 吸附材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 由于当代工业W及生活污水的排放等等，重金属污染状况变得日趋严峻，据调查 现代水体重金属污染率高达80.1%。而且中国各大城市的耕地，均遭受到不同程度的重金 属污染。重金属污染会对人W及动植物造成严重的危害，会抑制一些植物的光合作用和呼 吸作用，会降低动物细胞酶的活性，一些重金属会致癌等等。目前常用的废水净化处理技术 主要有Ξ类，即物理处理法、化学处理法和生物处理法。物理和化学方法主要包括W下几 种:馨合树脂法、沉淀法、高分子捕集剂法、膜分离技术、活性炭吸附、天然沸石吸附法、离子 交换法等，用吸附来收集废水中的重金属离子，选择性好，廉价，吸附量大，得到了广泛的应 用。
[0003] 聚倍半硅氧烷作为吸附剂具有很多优异性能，例如：吸附效果好，价格低廉，具有 良好的耐热性能，化学性质稳定等优点。因此，含有吸附功能基的聚倍半硅氧烷在处理重金 属污染方面具有很广泛的应用。但是聚倍半硅氧烷具有自身的缺点，例如:块状的聚倍半娃 氧烧在吸附重金属后，很难回收重复再利用等等，同时聚倍半硅氧烷由于娃氧键的内部交 联会把一些具有吸附功能的基团包裹覆盖，降低了吸附官能团的利用率。
[0004] 芳绝作为一种新兴的高分子材料，有其很多优良的性能，例如:耐酸耐碱，机械强 度高，耐高溫等优良的性能。但是随着芳绝产量的提升，大量废弃芳绝闲置，由于芳绝具有 的优良性能，常规方法难W处理，因此许多芳绝被填埋，如何合理利用废弃芳绝，实现回收 资源的再利用，一直是研究的热点。
[0005] 因此，将芳绝纤维与聚倍半硅氧烷进行结合，制备纳米琉基聚倍半硅氧烷对位芳 绝纤维复合吸附剂，芳绝纤维表面的聚倍半硅氧烷，与块状的聚倍半硅氧烷相比，极大地避 免了聚倍半硅氧烷娃氧键的内部交联，芳绝纤维表面的纳米颗粒状的聚倍半硅氧烷有更多 的吸附功能基团暴露在吸附剂表面，提局了功能基团接触溶液的比表面积，提局了吸附功 能基得利用率，从而提高了吸附量。同时相比较聚倍半硅氧烷的粉末状固体，吸附后的重金 属离子变得更容易回收利用，而且能够使废弃芳绝得到合理的利用，运两种廉价的原料生 成的复合吸附剂，具有成本低，物理化学性能稳定，吸附速率高，吸附量大，选择性好等优 点。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有聚倍半硅氧烷吸附重金属后难W回收利用的问题和废弃芳绝纤 维的再利用问题，提供一种纳米琉基聚倍半硅氧烷对位芳绝纤维复合吸附剂的制备方法。
[0007] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
[000引一种纳米琉基聚倍半硅氧烷对位芳绝纤维复合吸附剂的制备方法，其特征在于， 包括如下步骤：
[0009] 1)将对位芳绝纤维分别用甲苯、丙酬和乙醇抽提，烘干；
[0010] 2)于氮气保护下将化Η与无水二甲基亚讽混合，60~70°C下揽拌反应至变为透明 溶液后，降溫；
[0011] 3)向步骤2)所得溶液中加入步骤1)所得的对位芳绝纤维，所述的化Η与对位芳绝 纤维的摩尔比为1:1~1:10，于25~30°C下揽拌，对芳绝纤维表面进行金属化，6~12小时后 向其中加入环氧氯丙烷发生取代反应，所述环氧氯丙烷与化Η的摩尔比为1:1，反应完后将 所得产品用乙醇抽提后烘干得产品I;
[0012] 4)于氮气保护下将步骤3)所得产品I与氨基硅烷偶联剂混合，二甲基亚讽为溶剂， 所述氨基硅烷偶联剂与步骤2)中化Η的摩尔比为1:1~10:1，60~80°C下揽拌反应，将所得 产品用乙醇抽提后烘干得产品Π ;
[0013] 5)于氮气保护下将步骤4)所得产品Π 与含琉基功能基的硅烷偶联剂混合，二甲基 亚讽为溶剂，所述含琉基功能基的硅烷偶联剂与步骤2)中化Η的摩尔比为1:1~16:1，于60 ~80°C下揽拌反应，所得产品采用溶胶-凝胶法进行水解聚合，然后陈化，使用无水乙醇抽 提，干燥得琉基聚倍半硅氧烷对位芳绝纤维复合吸附剂。
[0014] 进一步，步骤5)中所述溶胶-凝胶法的具体步骤如下:于揽拌下向反应所得产品中 逐滴加入5~8ml的0.014g/ml的NH4F溶液，待溶液停止放热后继续揽拌24小时。
[001引进一步，步骤5)中所述的陈化工艺如下：陈化时间8~14天，溫度50~80°C。
[0016] 进一步，步骤4)和5)中所述的含琉基功能基的聚倍半硅氧烷为3-琉基丙基Ξ甲氧 基硅烷、3-琉基丙基Ξ乙氧基硅烷中的一种。
[0017] 进一步，步骤3)中取代反应的反应时间为12~24小时。
[001引进一步，步骤4)中所述的反应时间为12~48小时。
[0019 ] 进一步，步骤5)中所述的反应时间为8~16小时。
[0020] 本发明还要求保护采用上述的制备方法制备得到的纳米琉基聚倍半硅氧烷对位 芳绝纤维复合吸附材料W及上述复合吸附材料在吸附重金属领域的应用。
[0021] 本发明的有益效果是：
[0022] 1)与块状的聚倍半硅氧烷相比，极大地避免了聚倍半硅氧烷娃氧键的内部交联， 使更多的吸附功能基团暴露在纤维表面，制备得到的琉基聚倍半硅氧烷对位芳绝纤维复合 吸附剂能提高吸附剂吸附功能基的利用率，增加吸附剂与含重金属离子溶液接触的比表面 积，从而提局吸附量；
[0023] 2)能使聚倍半硅氧烷吸附剂吸附重金属后变得易提取易回收，同时使吸附剂的化 学性质变得更加稳定，同时实现了废弃芳绝资源的再利用，解决重金属污染造成的环境问 题。
[0024] 3)复合吸附剂具有成本低，物理化学性能稳定，吸附速率高，吸附量大，选择性好 等优点。
【附图说明】
[0025] 图1为对位芳绝纤维与实施例1所得产品的红外谱图；
[0026] 图2为对位芳绝纤维的扫描电镜图片；
[0027] 图3为实施例2所得产品的扫描电镜图片
[0028] 图4为实施例3所得产品的扫描电镜图片；
[0029] 图5为实施例4所得产品的扫描电镜图片；
[0030] 图6为实施例5所得产品的扫描电镜图片；
[0031] 图7为各个实施例所得产品对不同重金属离子的吸附效果示意图；
[0032] 图1中，线1为对位芳绝纤维的红外谱图；线2为实施例1所得产品的红外谱图。
【具体实施方式】
[0033] W下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0034] 实施例1:
[0035] 1)将对位芳绝纤维放入索氏提取器中，依次用甲苯、丙酬、乙醇抽提24小时，后置 于6(TC的烘箱中烘干；
[0036] 2)将250ml的Ξ 口烧瓶中持续充氮气5分钟后，向Ξ 口烧瓶中加入化Η粉末0.4054g (17mm〇l)，随后向其中加入150ml二甲基亚讽(2100mmol)，升溫至70°C揽拌条件下反应45分 钟，待溶液变为透明淡黄色溶液后，降溫至30°C ;
[0037] 3)向步骤2)所得溶液中加入2.4g步骤1)所得的对位芳绝纤维，对位芳绝纤维与 化Η的摩尔比为3:5,于30°C条件下反应12小时后向其中加入1.3ml环氧氯丙烷发生取代反 应，环氧氯丙烷与N址的摩尔比为1:1，继续反应24小时后将所得产品用乙醇抽提24小时，置 于烘箱中烘干得产品I;
[003引 4)将产品I加入到充满氮气的250ml的Ξ 口烧瓶中，向烧瓶内加入150ml的二甲基 亚讽溶剂和3g的3-琉基丙基二甲氧基硅烷，3-琉基丙基二甲氧基硅烷与化Η的摩尔比为1: 1，于7(TC下揽拌反应48小时，将所得产品用乙醇抽提24小时，置于烘箱中烘干得产品Π ;
[0039] 5)向充满氮气的250mlS 口烧瓶中加入120ml的二甲基亚讽溶剂，向烧瓶内加入产 品Π 和3g的3-琉基丙基二甲氧基硅烷，3-琉基丙基二甲氧基硅烷与化Η的摩尔比为1:1，于 60°C下揽拌反应8小时，取出所得溶液及纤维置于烧杯中，向其中加入0.014g/ml的NH4F溶 液5ml后继续揽拌24小时，之后将反应物和溶剂转移至聚丙締瓶中于50°C条件下陈化8天， 将芳绝纤维取出，用无水乙醇抽提80小时，置于真空干燥箱中干燥得琉基聚倍半硅氧烷对 位芳绝纤维复合材料。
[0040] 实施例2:
[0041] 1)将对位芳绝纤维放入索氏提取器中，依次用甲苯、丙酬、乙醇抽提24小时，后置 于6(TC的烘箱中烘干；
[0042] 2)将250ml的Ξ 口烧瓶中持续充氮气5分钟后，向Ξ 口烧瓶中加入化Η粉末0.4054g (17mm〇l)，随后向其中加入100ml二甲基亚讽（1400mmol)，升溫至70°C揽拌条件下反应45分 钟，待溶液变为透明淡黄色溶液后，降溫至30°C ;
[0043] 3)向步骤2)所得溶液中加入8g步骤1)所得的对位芳绝纤维，对位芳绝纤维与化Η 的摩尔比为2:1，于30°C条件下反应8小时后向其中加入1.3ml的环氧氯丙烷发生取代反应， 环氧氯丙烷与化Η的摩尔比为1:1，继续反应12小时后将所得产品用乙醇抽提24小时，置于 烘箱中烘干得产品I;
[0044] 4)将产品I加入到充满氮气的250ml的Ξ 口烧瓶中，向烧瓶内加入150ml的二甲基 亚讽溶剂和6g的3-琉基丙基二甲氧基硅烷，3-琉基丙基二甲氧基硅烷与化Η的摩尔比为2: 1，于7(TC下揽拌反应36小时，将所得产品用乙醇抽提24小时，置于烘箱中烘干得产品Π ;
[0045] 5)向充满氮气的250mlS 口烧瓶中加入120ml的二甲基亚讽溶剂，之后向烧瓶内加 入广品Π 和12g的3-琉基丙基二甲氧基硅烷，3-琉基丙基二甲氧基硅烷与化Η的摩尔比为4: 1，70°C条件下揽拌反应10小时，取出所得溶液及纤维置于烧杯中，向其中加入0.014g/ml的 NH4F溶液5ml后继续揽拌24小时，之后将反应物和溶剂转移至聚丙締瓶中于60°C条件下陈 化9天，将芳绝纤维取出，用无水乙醇抽提80小时，置于真空干燥箱中干燥得琉基聚倍半娃 氧烧对位芳绝纤维复合材料。
[0046] 实施例3:
[0047] 1)将对位芳绝纤维放入索氏提取器中，依次用甲苯、丙酬、乙醇抽提24小时，后置 于6(TC的烘箱中烘