【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于高分子材料中的多孔有機(jī)聚合物，尤其涉及一種多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法及應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、隨著科技的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，污染物排放導(dǎo)致的環(huán)境污染問題亟待解決，其中工業(yè)和生活污水排放造成的影響最為嚴(yán)重。來自造紙、化學(xué)品生產(chǎn)、印刷、采礦等領(lǐng)域產(chǎn)生的染料和重金屬污染對人類健康和動植物生存造成了極大的威脅。染料通常是含有芳香環(huán)以及氮、硫、氯和胺等官能團(tuán)的有機(jī)化合物，具有高度生理毒性和致癌性[separation?and?purification?technology,2015,150:229-242.]。比如，亞甲基藍(lán)就是一種被廣泛應(yīng)用于紡織工業(yè)的陽離子染料，因其在低濃度時也具有高色度的特點(diǎn)而常被用于紙張、棉花和羊毛的染色[journal?ofcolloid?interface?science,2019,534:408-419；advances?in?colloid?and?interface?science,2020,282:102198]。然而其廢水排放對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，亞甲基藍(lán)廢水不但色度深、有機(jī)物含量高而且難以降解。因此，對亞甲基藍(lán)廢水進(jìn)行有效處理顯得尤為重要[journal?ofhazardous?materials,2010,177,70-80]。重金屬通常指密度大于5g/cm3的金屬，其離子大多具有毒性、致突變性和致癌性，進(jìn)入大氣、水和土壤后會通過生態(tài)系統(tǒng)的生物鏈積累、保留甚至遷移，對環(huán)境和人類健康造成危害[rsc?advances,2023,13(7):4275-7302；chemosphe
2、許多技術(shù)例如吸附、膜過濾、溶劑提取和生物降解等已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種污水的清潔處理過程中。憑借其低成本、操作簡便、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，利用固體吸附劑的吸附性能去除污水中多種污染物的吸附法，已經(jīng)成為污水處理領(lǐng)域中重要的處理方法，特別是對于含有生物難降解的有機(jī)污染物和有毒重金屬離子的污水處理具有難以替代的重要應(yīng)用價值[npj?clean?water,2021,4,36；environmental?technology&innovation,2018,11,187-240；science?of?the?total?environment,2022,822,153555；environmental?research,2021,201,111534]。利用吸附法處理污水的關(guān)鍵在于低成本、高性能吸附劑的研究開發(fā)。多孔有機(jī)聚合物(porous?organic?frameworks，pops)是一類由共價鍵連接的具有高比表面積、可調(diào)孔徑、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等優(yōu)勢的聚合物材料，已經(jīng)成為最重要的吸附劑并在污水處理中得到日益廣泛的應(yīng)用[acs?catalysis,2011,1(7):819-835；chemical?societyreviews,2022,51(6):2031-2080]。然而pops的大規(guī)模應(yīng)用仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，制備高性能的pops往往需要具有特殊結(jié)構(gòu)和功能的單體，這些單體的合成工藝復(fù)雜或者價格昂貴。此外，工業(yè)廢水和生活廢水中可能同時含有有機(jī)染料和重金屬離子等污染物，研究開發(fā)能夠同時去除水中有機(jī)染料和重金屬離子等多種污染物的吸附劑對于降低復(fù)雜污水的處理成本和提高運(yùn)行效率至關(guān)重要。盡管如此，現(xiàn)有的pops作為吸附劑往往只能適用于有機(jī)染料或者重金屬離子的吸附分離，能夠同時用于去除有機(jī)染料和重金屬離子污染物的高效吸附劑尚未見到相關(guān)報道。
3、總之，同時含有有機(jī)染料和重金屬離子等污染物的復(fù)雜廢水日益增多，而且目前傳統(tǒng)的吸附劑無法滿足這類復(fù)雜廢水處理的性能要求。因此，研究開發(fā)制備工藝簡單、原料易得且成本低廉、而且能夠同時高效吸附去除有機(jī)染料和重金屬離子污染物的高效吸附劑，對于修復(fù)復(fù)雜廢水導(dǎo)致的環(huán)境污染問題具有很重要的研究意義和應(yīng)用價值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提出了一種多孔有機(jī)聚合物吸附劑(pops)的制備方法及應(yīng)用。該制備工藝簡單、原料易得且成本低廉，而且能夠同時高效吸附去除有機(jī)染料和重金屬離子污染物。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)的技術(shù)目的之一在于提供一種多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法，包括以下步驟：將氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物通過氯化亞砜酰氯化得到酰氯化氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物，所述酰氯化氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物與螯合劑進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到所述孔有機(jī)聚合物吸附劑；
4、其中，所述氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物以二異氰酸酯單體、三酚基單體和含羧基的二酚基單體為原料制備而成。
5、本專利技術(shù)通過氯化亞砜酰氯化氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物骨架上的羧基，制得酰氯化氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物，隨后通過酯化反應(yīng)將螯合劑接枝到酰氯化氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物的骨架上，制得多功能pops吸附劑。多孔聚合物具有納米孔道和較高的比表面積，能夠通過物理吸附作用吸附水中的陽離子染料和重金屬離子，然后螯合劑再與重金屬離子通過絡(luò)合反應(yīng)的形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，各原料之間能夠發(fā)揮各自的吸附和絡(luò)合功能，將其用于同步吸附清除水中陽離子染料與重金屬離子。
6、進(jìn)一步地，所述氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物的具體制備步驟包括：將二異氰酸酯單體、三酚基單體和含羧基的二酚基單體混合后溶于有機(jī)溶劑中，在氮?dú)夥諊逻M(jìn)行縮合反應(yīng)。
7、更進(jìn)一步地，所述二異氰酸酯單體、三酚基單體和含羧基的二酚基單體的摩爾比為12∶(4-6)∶(3-6)；和/或
8、所述二異氰酸酯單體、三酚基單體和含羧基的二酚基單體的總質(zhì)量與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為1∶(30-50)；和/或
9、所述二異氰酸酯單體為對苯二異氰酸酯；和/或
10、所述三酚基單體為間苯三酚；和/或
11、所述含羧基的二酚基單體為對二羥基苯甲酸；和/或
12、所述有機(jī)溶劑為無水二甲基亞砜(dmso)；和/或
13、所述縮合反應(yīng)的參數(shù)為：溫度120-160℃，時間12-48h。
14、進(jìn)一步地，所述氯化亞砜酰氯化的具體步驟包括：將所述氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物分散于n,n-二甲基甲酰胺(dmf)和氯化亞砜(socl2)的混合溶劑中進(jìn)行加熱反應(yīng)，得到酰氯化氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物。
15、更進(jìn)一步地，所述氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物與混合溶劑的質(zhì)量比為1∶(10-20)；和/或
16、所述n,n-二甲基甲酰胺與氯化亞砜的體積比為1∶(1-5)；和/或
17、所述加熱反應(yīng)的參數(shù)為：溫度75-80℃，時間12-24h。
18、進(jìn)一步地，所述螯合劑為n-β-羥基乙基乙二胺三乙酸(hedta)。
19、進(jìn)一步地，所述酯化反應(yīng)的具體步驟包括：將所述酰氯本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物通過氯化亞砜酰氯化得到酰氯化氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物，所述酰氯化氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物與螯合劑進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到所述多孔有機(jī)聚合物吸附劑；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法，其特征在于，所述氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物的具體制備步驟包括：將所述二異氰酸酯單體、三酚基單體和含羧基的二酚基單體混合后溶于有機(jī)溶劑中，在氮?dú)夥諊逻M(jìn)行縮合反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法，其特征在于，所述氯化亞砜酰氯化的具體步驟包括：將所述氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物分散于N,N-二甲基甲酰胺和氯化亞砜的混合溶劑中進(jìn)行加熱反應(yīng)，得到酰氯化氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法，其特征在于，所述螯合劑為N-β-羥基乙基乙
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法，其特征在于，所述酯化反應(yīng)的具體步驟包括：將所述酰氯化氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物和螯合劑溶解于有機(jī)溶劑中，加入縛酸劑后進(jìn)行酯化反應(yīng)，沉析、洗滌、干燥后得到多孔有機(jī)聚合物吸附劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法，其特征在于，
9.一種利用權(quán)利要求1-8任一項所述的制備方法制備得到的多孔有機(jī)聚合物吸附劑。
10.一種如權(quán)利要求9所述的多孔有機(jī)聚合物吸附劑在陽離子染料與重金屬離子去除中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物通過氯化亞砜酰氯化得到酰氯化氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物，所述酰氯化氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物與螯合劑進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到所述多孔有機(jī)聚合物吸附劑；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法，其特征在于，所述氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物的具體制備步驟包括：將所述二異氰酸酯單體、三酚基單體和含羧基的二酚基單體混合后溶于有機(jī)溶劑中，在氮?dú)夥諊逻M(jìn)行縮合反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔有機(jī)聚合物吸附劑的制備方法，其特征在于，所述氯化亞砜酰氯化的具體步驟包括：將所述氨基甲酸酯鍵合的多孔聚合物分散于n,n-二甲基甲酰胺和氯化亞砜的混合溶劑中進(jìn)行加熱反應(yīng)，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張建華，陳韻澤，董岸杰，
申請(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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