一种用于吸附七氟醚的大孔树脂的制备方法

本发明涉及化学领域，更具体地说，涉及一种用于吸附七氟醚的大孔树脂的制备方法。

背景技术：

1、由于吸入麻醉药起效快、排出快、副作用少、对循环和呼吸影响较小，尤其最新的吸入麻醉药物如异氟烷(异氟醚)、七氟烷(七氟醚)、地氟烷(地氟醚)等，麻醉作用强，恢复迅速等优点，在临床方面得到广泛应用，但也同时也对医护人员和环境带来了一些有害影响。

2、现有技术中对手术室麻醉尾气的处理方法，空气和醚都是在呼吸机活塞的推动下流动的。空气可通过中心供氧进入呼吸机通过呼吸机活塞经过碱石灰罐吸收co2后进入吸气管道进入人体肺部；也可以在中心供氧快速充氧通过空气入口进入吸气管道。醚从储醚装置中直接进入吸气管道。吸气管道和呼气管道上分别设有单向吸气阀和呼气阀使气体在经过这两个管道使气体只能单向流动。吸气管道、呼气管道和碱石灰罐所在管道形成呼吸回路，呼吸机活塞工作时气体在呼吸回路中循环，过程最小单元包括：气体从吸气管道吸气相进入人体肺部，呼气相呼出进入呼气管道，经碱石灰罐吸收co2回到呼吸管道。进入人体肺部的醚，弥散入血液通过控制大脑神经发挥作用，少部分醚经肾脏代谢排出，95％以上以原形换气呼出。由于在工作中过程中，呼吸活塞不断推送空气进入麻醉机中，呼吸回路气体压力逐渐增加，少部分经碱石灰罐吸收co2的气体在压力的作用下，流出呼吸回路，经呼吸机活塞流向逸气阀，在压力的作用下逸气阀被打开，气体通过呼吸机agss出口，排放到室内空气中，再通过手术室的清除系统排放到室外。并未对麻醉尾气进行进一步处理，导致医护人员手术时长期处于带有麻醉尾气的环境中。研究表明长期暴露于麻醉尾气会增加医护人员患重大疾病的风险。另外，全球每年用于人类和动物体麻醉的氟醚类麻药可达数千吨，其中绝大部分，比如七氟醚的95％以上挥发入大气层，医疗排放是近年来温室气体排放的第五大来源，尤其是其中的地氟醚的大气寿命长达9～21年，近年来越来越多地受到诟病，世界各国广泛地讨论解决方法主要是减少或不用吸入麻醉剂，但吸入麻醉剂已经广泛地应用于临床，是静脉麻醉剂的重要互补用药，具有不可替代性。因此，为了减少麻醉尾气对医护人员和环境的有害影响，需对麻醉尾气处理达标之后再排放。

3、研究发现大孔树脂对麻醉尾气中七氟醚有的一定的吸附能力。然而，未官能团化树脂虽然具有孔径分布均匀、比表面积大和易植入官能团等优势，但其表面不存在能够与七氟醚产生相互作用的极性官能团，使其对污染物展现出较低的吸附能力，难以实现大规模的工业应用。因此，对于大孔树脂的改性是十分必要的。研究发现，官能团植入是吸附剂改性常用的方法。ang等人的研究表明羰基和酯基的植入增强了活性炭对七氟醚的吸附能力(chemosphere 260(2020)127496)。其原理主要是羰基和酯基能植入的官能团能与有机污染物之间产生极性相互作用。而植入含氟官能团与植入其他官能团相比，植入含氟官能团吸附七氟醚的效果更佳。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于吸附七氟醚的大孔树脂的制备方法，旨在解决麻醉尾气中七氟醚对医护人员和环境造成的有害影响。

2、为了达到上述目的，本发明一种用于吸附七氟醚的大孔树脂的制备方法，在吸附用大孔树脂中植入了含氟官能团。

3、具体说，原始树脂经0.1～5mol/l含氟物浸渍后干燥得植入了含氟官能团的大孔树脂。过程为：浸渍时间为6～12h，浸渍完成后用去离子水或者丙酮洗涤至中性，再将树脂在50～100℃的条件下真空干燥3～6h，得所述植入了含氟官能团的大孔树脂。

4、优选方式下，所述含氟物为含氟酸，或其他含氟类物质，具体为氢氟酸、氟硫酸、三氟甲基三甲基硅烷、全氟辛酸、乙氧羰基二氟甲基、十三氟辛基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

5、优选方式下，对所述植入了含氟官能团的大孔树脂进行等离子体改性。

6、本发明提供了一种较优的用于吸附七氟醚的大孔树脂的制备方法，包括以下步骤：

7、s1、预处理：将大孔树脂在质量分数为99.7％的乙醇溶液中浸渍8～12h以去除表面杂质，再在50～100℃的条件下真空干燥3～6h，得到原始树脂。

8、s2、官能团植入：步骤s1所述原始树脂浸渍于0.1～5mol/l含氟酸中，原始树脂和含氟酸的体积比为1：3，浸渍时间为6～12h，浸渍完成后用去离子水或者丙酮洗涤至中性，再将树脂在50～100℃的条件下真空干燥3～6h，得到含氟树脂。

9、s3、等离子体改性：步骤s2所述含氟树脂放于线管等离子体反应器中，改性过程通过纳秒脉冲电源激励，放电处理时间为0.5～15min，脉冲峰值电压为22～28kv，脉冲重复频率为100～200hz，工作气体为氮气、氧气、氨气中的一种或者两种以上混合。

10、最优方式下，本发明用于吸附七氟醚的大孔树脂的制备方法，包括以下步骤：

11、s1、预处理：将大孔树脂在质量分数为99.7％的乙醇溶液中浸渍10h以去除表面杂质，再将树脂在70℃的条件下真空干燥4h，得到原始树脂。

12、s2、官能团植入：步骤s1所述原始树脂浸渍于1mol/l含氟酸中，原始树脂和含氟酸的体积比为1：3，浸渍时间为10h，浸渍完成后用去离子水或者丙酮洗涤至中性，在80℃的条件下真空干燥4h，得到含氟树脂。

13、s3、等离子体改性：步骤s2所述含氟树脂放于线管等离子体反应器中，改性过程通过纳秒脉冲电源激励，放电处理时间为6min，脉冲峰值电压为28kv，脉冲重复频率为150hz，工作气体为300ml/min，由体积比为1：4的氮气和氧气组成。

14、基于上述内容，本发明还提供了一种用于吸附七氟醚的大孔树脂，通过植入了含氟官能团并经等离子改性后获得的吸附用大孔树脂。

15、临床使用的吸入麻醉药有许多种，还包括异氟烷(异氟醚)、七氟烷(七氟醚)、地氟烷(地氟醚)等。本发明仅是以七氟醚为例，研究本发明制备的等离子体改性的含氟树脂的吸附能力。其它种类的吸入麻醉药亦可使用本发明制备的等离子体改性的含氟树脂完成净化。

16、本发明具体有如下有益效果：

17、本发明首次利用等离子体和含氟官能团植入相结合的改性方法制备了高性能树脂。在相同的吸附时间下，相比于未官能团化树脂(又称原始树脂)和植入其他官能团的树脂，植入含氟官能团的树脂(又称含氟树脂)对七氟醚展现出更好的吸附能力，相比于未官能团植入的大孔树脂，含氟树脂对七氟醚的吸附能力提高了46％。进一步等离子体改性后的含氟树脂在任意放电改性时间下对七氟醚的吸附能力均高于原始树脂。在放电处理6min时，具有最佳的吸附能力，等离子体改性的含氟树脂相比于原始树脂及含氟树脂其吸附能力分别增加了66％和14％。

18、含氟官能团的植入堵塞了树脂的孔径结构，表面出现粘结物，这会影响树脂对七氟醚的吸附能力。而经过等离子体改性后，由于等离子体致孔和清洁作用，等离子体改性的含氟树脂的比表面积和孔容积分别由297.4m2/g和0.458cm3/g增加至343.9m2/g和0.466cm3/g，比表面积和孔容积出现了明显的增加，不仅是堵塞的孔径恢复原貌还产生了更多的微介孔，形成了发达的孔径结构，对树脂吸附能力的增加是十分有利的，弥补了单一含氟官能团植入导致的孔径堵塞的劣势，还进一步优化了树脂的物理结构。