一種氨基聚倍半硅氧烷對位芳綸纖維復(fù)合吸附材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種吸附劑的制備方法，尤其設(shè)及一種復(fù)合吸附材料的制備方法，屬 于吸附材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 所謂的重金屬指的是比重大于5的金屬，重金屬污染如:水體污染，±壤污染，對動 植物會造成損傷，微量的重金屬會在人體內(nèi)集聚，會對肝臟腎臟等器官造成損傷，目前處理 重金屬污染的方法主要有馨合樹脂法、沉淀法、高分子捕集劑法、膜分離技術(shù)、活性炭吸附、 天然沸石吸附法、離子交換法等。使用吸附劑來吸附重金屬離子，吸附量高，選擇性好，吸附 速率快逐漸成為研究的熱點。
[0003] 含有吸附功能基的聚倍半硅氧烷作為吸附劑，吸附量高，廉價，高效，吸附速率快， 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，一直是作為吸附劑研究的熱口。然而顆粒狀的聚倍半硅氧烷吸附劑吸附重 金屬后，難W回收利用，同時娃氧鍵內(nèi)部交聯(lián)會把吸附功能基所掩蓋，使吸附功能基團接觸 溶液的面積降低，使吸附功能基的利用率降低。
[0004] 芳絕作為一種新興的高分子材料，在航天航空和軍工等方面具有很廣泛的應(yīng)用， 同時伴隨著芳絕纖維應(yīng)用的廣泛，一些廢棄芳絕也隨之產(chǎn)生，由于芳絕纖維耐熱性好，耐酸 耐堿，耐腐蝕，常規(guī)方法難W處理，現(xiàn)在處理芳絕纖維最主要的方法是填埋，因此可W將廢 棄芳絕纖維作為處理重金屬污染的吸附劑，發(fā)揮其耐腐蝕的作用，同時使吸附劑吸附的重 金屬離子變得易提取易回收，同時解決廢棄芳絕纖維再利用的問題。
[0005] 因而將氨基聚倍半硅氧烷與芳絕纖維二者進行結(jié)合，制得氨基聚倍半硅氧烷對位 芳絕纖維復(fù)合吸附材料，既能夠提高吸附功能基團的利用率，同時提高吸附量，纖維狀的吸 附劑也能夠更好的回收利用重金屬資源，而且能更好地利用廢棄芳絕纖維，能夠很好地解 決重金屬污染問題，實現(xiàn)資源回收再利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對現(xiàn)有聚倍半硅氧烷吸附重金屬后難W回收利用的問題和廢棄芳絕纖 維的再利用問題，提供一種氨基聚倍半硅氧烷對位芳絕纖維復(fù)合吸附材料的制備方法。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：
[000引一種氨基聚倍半硅氧烷對位芳絕纖維復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于，包 括如下步驟：
[0009] 1)將對位芳絕纖維分別用甲苯、丙酬和乙醇抽提，烘干；
[0010] 2)于氮氣保護下將化Η與無水二甲基亞諷混合，60~70°C下攬拌反應(yīng)至變?yōu)橥该?溶液后，降溫；
[0011] 3)向步驟2)所得溶液中加入步驟1)所得的對位芳絕纖維，所述的化Η與對位芳絕 纖維的摩爾比為1:1~1:10，于25~30°C下攬拌，對芳絕纖維表面進行金屬化，6~12小時后 向其中加入環(huán)氧氯丙烷發(fā)生取代反應(yīng)，所述環(huán)氧氯丙烷與化Η的摩爾比為1:1，反應(yīng)完后將 所得產(chǎn)品用乙醇抽提后烘干得產(chǎn)品I;
[0012] 4)于氮氣保護下將步驟3)所得產(chǎn)品I與氨基硅烷偶聯(lián)劑混合，二甲基亞諷為溶劑， 所述氨基硅烷偶聯(lián)劑與步驟2)中化Η的摩爾比為1:1~10:1，60~80°C下攬拌反應(yīng)，將所得 產(chǎn)品用乙醇抽提后烘干得產(chǎn)品Π ;
[0013] 5)于氮氣保護下將步驟4)所得產(chǎn)品Π 與氨基硅烷偶聯(lián)劑混合，二甲基亞諷為溶 劑，所述氨基硅烷偶聯(lián)劑與步驟2)中化Η的摩爾比為1:1~16:1，60°C下攬拌反應(yīng)，所得產(chǎn)品 采用溶膠-凝膠法進行水解聚合，然后陳化，使用無水乙醇抽提，干燥得氨基聚倍半硅氧烷 對位芳絕纖維復(fù)合吸附材料。
[0014] 進一步，步驟5)中所述溶膠-凝膠法的具體步驟如下:于攬拌下向反應(yīng)所得產(chǎn)品中 逐滴加入4~6ml的0.014g/ml的NH4F溶液，待溶液停止放熱后繼續(xù)攬拌24小時。
[001引進一步，步驟5)中所述的陳化工藝如下：陳化時間7~12天，溫度60~80°C。
[0016] 進一步，步驟4)和5)中所述的氨基硅烷偶聯(lián)劑為3-氨基丙基Ξ甲氧基硅烷、3-氨 基丙基Ξ乙氧基硅烷或3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷中的一種。
[0017] 進一步，步驟3)中取代反應(yīng)的反應(yīng)時間為12~24小時。
[001引進一步，步驟4)中所述的反應(yīng)時間為12~48小時。
[0019] 進一步，步驟5)中所述的反應(yīng)時間為6~12小時。
[0020] 本發(fā)明還要求保護采用上述的制備方法制備得到的聚倍半硅氧烷對位芳絕纖維 復(fù)合吸附材料W及上述復(fù)合吸附材料在吸附重金屬領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：
[0022] 1)與塊狀的聚倍半硅氧烷相比，極大地避免了聚倍半硅氧烷娃氧鍵的內(nèi)部交聯(lián)， 制備得到的氨基聚倍半硅氧烷對位芳絕纖維復(fù)合吸附材料能提高吸附劑吸附功能基的利 用率，增加吸附劑與含重金屬離子溶液接觸的比表面積，從而提高吸附量；
[0023] 2)能使聚倍半硅氧烷吸附劑吸附重金屬后變得易提取易回收，同時使吸附劑的化 學(xué)性質(zhì)變得更加穩(wěn)定，同時實現(xiàn)了廢棄芳絕資源的再利用，解決重金屬污染造成的環(huán)境問 題。
【附圖說明】
[0024] 圖1為對位芳絕纖維與實施例1所得產(chǎn)品的紅外譜圖；
[0025] 圖2為對位芳絕纖維掃描電鏡圖片；
[0026] 圖3為實施例2所得產(chǎn)品的掃描電鏡圖片；
[0027] 圖4為實施例3所得產(chǎn)品的掃描電鏡圖片；
[0028] 圖5為實施例4所得產(chǎn)品的掃描電鏡圖片；
[0029] 圖6為實施例5所得產(chǎn)品的掃描電鏡圖片；
[0030] 圖7為各個實施例所得產(chǎn)品對不同重金屬離子的吸附效果示意圖；
[0031] 圖1中，線1為對位芳絕纖維的紅外譜圖；線2為實施例1所得產(chǎn)品的紅外譜圖。
【具體實施方式】
[0032] W下結(jié)合實例對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0033] 實施例1:
[0034] 1)將對位芳絕纖維放入索氏提取器中，依次用甲苯、丙酬、乙醇抽提24小時，后置 于6(TC的烘箱中烘干；
[0035] 2)將250ml的Ξ 口燒瓶中持續(xù)充氮氣5分鐘后，向Ξ 口燒瓶中加入化Η粉末0.4054g (17mm〇l)，隨后向其中加入150ml二甲基亞諷(2100mmol)，升溫至70°C攬拌條件下反應(yīng)50分 鐘，待溶液變?yōu)橥该鞯S色溶液后，降溫至30°C ;
[0036] 3)向步驟2)所得溶液中加入4g步驟1)所得的對位芳絕纖維，對位芳絕纖維與化Η 的摩爾比為1:1，于30°C條件下反應(yīng)6小時后向其中加入1.3ml環(huán)氧氯丙烷發(fā)生取代反應(yīng)，環(huán) 氧氯丙烷與化Η的摩爾比為1:1，繼續(xù)反應(yīng)24小時后將所得產(chǎn)品用乙醇抽提24小時，置于烘 箱中烘干得產(chǎn)品I;
[0037] 4)將產(chǎn)品I加入到充滿氮氣的250ml的Ξ 口燒瓶中，向燒瓶內(nèi)加入150ml的二甲基 亞諷溶劑和3g的3-氨基丙基Ξ甲氧基硅烷，3-氨基丙基Ξ甲氧基硅烷與化Η的摩爾比為1: 1，于60°C下攬拌反應(yīng)48小時，將所得產(chǎn)品用乙醇抽提24小時，置于烘箱中烘干得產(chǎn)品Π ;
[0038] 5)向充滿氮氣的250mlS 口燒瓶中加入120ml的二甲基亞諷溶劑，向燒瓶內(nèi)加入產(chǎn) 品Π 和30g的3-氨基丙基二甲氧基硅烷，3-氨基丙基二甲氧基硅烷與化Η的摩爾比為10:1， 于60°C下攬拌反應(yīng)12小時，取出所得溶液及纖維置于燒杯中，向其中加入0.014g/ml的NH4F 溶液5ml后繼續(xù)攬拌24小時，之后將反應(yīng)物和溶劑轉(zhuǎn)移至聚丙締瓶中于80°C條件下陳化7 天，將芳絕纖維取出，用無水乙醇抽提80小時，置于真空干燥箱中干燥得氨基聚倍半硅氧烷 對位芳絕纖維復(fù)合材料。
[0039] 實施例2:
[0040] 1)將對位芳絕纖維放入索氏提取器中，依次用甲苯、丙酬、乙醇抽提24小時，后置 于6(TC的烘箱中烘干；
[0041 ] 2)將250ml的Ξ 口燒瓶中持續(xù)充氮氣5分鐘后，向Ξ 口燒瓶中加入化Η粉末0.4054g (17mm〇l)，隨后向其中加入100ml二甲基亞諷（1400mmol)，升溫至70°C攬拌條件下反應(yīng)50分 鐘，待溶液變?yōu)橥该鞯S色溶液后，降溫至30°C ;
[0042] 3)向步驟2)所得溶液中加入8g步驟1)所得的對位芳絕纖維，對位芳絕纖維與化Η 的摩爾比為2:1，于30°C條件下反應(yīng)8小時后向其中加入1.3ml的環(huán)氧氯丙烷發(fā)生取代反應(yīng)， 環(huán)氧氯丙烷與化Η的摩爾比為1:1，繼續(xù)反應(yīng)12小時后將所得產(chǎn)品用乙醇抽提24小時，置于 烘箱中烘干得產(chǎn)品I;
[0043] 4)將產(chǎn)品I加入到充滿氮氣的250ml的Ξ 口燒瓶中，向燒瓶內(nèi)加入150ml的二甲基 亞諷溶劑和6g的3-氨基丙基Ξ甲氧基硅烷，3-氨基丙基Ξ甲氧基硅烷與化Η的摩爾比為2: 1，于7(TC下攬拌反應(yīng)36小時，將所得產(chǎn)品用乙醇抽提24小時，置于烘箱中烘干得產(chǎn)品Π ;
[0044] 5)向充滿氮氣的250mlS 口燒瓶中加入120ml的二甲基亞諷溶劑，之后向燒瓶內(nèi)加 入廣品Π 和15g的3-氨基丙基二甲氧基硅烷，3-氨基丙基二甲氧基硅烷與化Η的摩爾比為5: 1，60°C條件下攬拌反應(yīng)8小時，取出所得溶液及纖維置于燒杯中，向其中加入0.014g/ml的 NH4F溶液5ml后繼續(xù)攬拌24小時，之后將反應(yīng)物和溶劑轉(zhuǎn)移至聚丙締瓶中于70°C條件下陳 化9天，將芳絕纖維取出，用無水乙醇抽提80小時，置于真空干燥箱中干燥得氨基聚倍半娃 氧燒對位芳絕纖維復(fù)合材料。
[0045] 實施例3:
[0046] 1)將對位芳絕纖維放入索氏提取器中，依次用甲苯、丙酬、乙醇抽提24小時，后置 于6(TC的烘箱中烘干；
[0047] 2)將250ml的Ξ 口燒瓶中持續(xù)充氮氣5分鐘后，向Ξ 口燒瓶中加入化Η粉末0.4054g (17mm〇l)，隨后向其中加入200ml二甲基亞諷(2800mmo 1)，升溫至70°C攬拌條件下反應(yīng)50分 鐘，待溶液變?yōu)橥该鞯S色溶液后，降溫至30°C ;
[0048] 3)向步驟2)所得溶液中加入40g