本發明專利技術涉及一種基于懸浮聚合的制備磁性多孔聚苯乙烯微球的方法，屬于環境功能材料制備技術領域。特指以溶劑熱法合成Fe3O4磁性粒子，并以苯乙烯和二乙烯基苯為功能單體，以偶氮二異丁腈為引發劑，以甲苯和環己醇為致孔劑，采用懸浮聚合的方法制備生成磁性多孔聚苯乙烯微球，獲得的微球表面具有大量的孔穴，有利于提高吸附性能，微球內部Fe3O4磁性粒子磁穩定性，可在外加磁場的作用下快速分離。吸附劑被應用于在水環境中選擇性吸附2,4-二氯苯酚和2,6-二氯苯酚。靜態吸附實驗結果表明利用本發明專利技術獲得的磁性多孔微球具有較好的吸附能力，較快的吸附動力學性質，并具有良好的可再生性能。?
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及，屬于環境功能材料制備
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技術介紹
氯酚作為第三代環境污染物，已被美國環保局(EPA)列為有毒污染物，根據EPA組織的規定，在水環境中氯酚類污染物的濃度不得高于0.lmg/L。氯酚作為一種化學工業生產中多用途的原材料，主要來自于各種工業生產，如石油化工,煤炭產業,木材,制藥,纖維紙張，染料，農藥，橡膠和塑料產業。氯酚對人類及其它生物有較高的毒性，長期飲用含有氯酚污染物的水，可引起不同程度的疼痛，嘔吐，神經系統紊亂及生殖系統的疾病，大多數的酚類污染物還是人類的致癌物，因此，穩定、高效、經濟實用的處理技術亟待建立和完善。目前，酚類污染物常用的處理技術有生物降解、光催化氧化、臭氧氧化、膜分離，吸附和固相萃取等。在這些方法中，吸附是一種既經濟又高效的方法。最近，多孔聚合吸附劑材料被制備生產，這些材料普遍具有高孔率，密度低，易功能化的特性，并被廣泛的應用于水溶液中氯酚的去除。在制備多孔聚合物材料的方法中，懸浮聚合被證明是最簡單和有效的方法。懸浮聚合技術是制備多孔聚合物吸附劑的傳統方法，它是通過強烈的機械攪拌作用使不溶于水的單體或者多種單體的混合物成為液滴狀，分散于一種懸浮介質中進行聚合反應的方法。懸浮聚合不僅產物純度非常高，并且操作簡單。除此之外，通過懸浮聚合制備的多孔聚合物微球，作為一種具有特殊表面形態的功能化高聚物材料，具有吸附容量大、吸附速率快、再生性能好的優點。傳統的吸附材料難以從水溶液中分離，為了更好地解決這個困難，人們將多孔吸附劑與磁性納米材料相結合。借助聚合物層的孔穴綁定污染物，借助聚合物內部的磁性材料實現快速的分離。一系列的由磁性顆粒和無機材料組成的吸附劑被制備并應用，例如，纖維素和Fe3O4組成磁性納米材料，Y -Fe2O3納米顆粒被應用于多層碳納米管并合成磁性吸附材料。磁性粒子不再需要額外的離心或是過濾，在外加磁場的作用下即可實現快速分離。通過懸浮聚合制備的磁性多孔聚合物微球不僅具有較高的比表面積，卓越的吸附性能，而且可以在外界磁場的作用下實現簡單的分離。通過懸浮聚合制備的磁性多孔吸附劑在水污染處理領域具有廣闊的應用前景。
技術實現思路
本專利技術的技術方案是指以溶劑熱法合成Fe3O4磁性粒子，并以苯乙烯和二乙烯基苯為功能單體，以偶氮二異丁腈為引發劑，以甲苯和環己醇為致孔劑，采用懸浮聚合的方法制備生成磁性多孔聚苯乙烯微球(MSt)，并應用于在水環境中選擇性吸附2，4- 二氯苯酚和2，6-二氯苯酚。技術方案 基于懸浮聚合的制備磁性多孔聚苯乙烯微球的方法，按以下步驟進行:(I)溶劑熱法合成四氧化三鐵磁性納米粒子: 六水三氯化鐵(FeCl3.6H20)和無水醋酸鈉(NaAc)溶解在乙二醇溶液中，其中控制FeCl3.6Η20 =NaAc:乙二醇的摩爾比為(5_7): (87-90): (718-810)。混合溶液在氮氣的保護下以800rpm/min的速度在160°C的恒溫水浴中攪拌l_2h,然后將混合溶液轉移至50ml的反應釜中，在200°C溫度條件下反應10-12h，冷卻到室溫，把懸浮液用乙醇溶液清洗3-5遍，將獲得的產物在60°C的真空環境下烘干，最后在研缽中粉碎研磨，得Fe3O4納米粒子。(2)油酸對Fe3O4磁性納米粒子進行表面修飾 油酸加入到Fe3O4納米粒子中，控制油酸與Fe3O4納米粒子的比例為4:0.1 ml/g,以200rpm/min的速度持續攪拌l_2h形成深棕色的磁流體。(3)懸浮聚合制備磁性多孔聚苯乙烯微球 將苯乙烯(St)，二乙烯基苯(DVB)，環己醇，偶氮二異丁腈(AIBN)和步驟(2)中的磁流體溶于甲苯溶液中形成油相，控制苯乙烯:步驟(2)中磁流體的比為(43-46) -A mmol/ml ；羥乙基纖維素(HEC)和氯化鈉(NaCl)溶于去離子水中形成水相。其中控制St:DVB =AIBN:環己醇:甲苯的摩爾比為(43-46): (52-55):(1.2-1.6 ): (60-80): (39-41);控制 NaCl 與HEC及去離子水的質量比為(1.0-1.5): (0.6-0.9): (70-75)。油相和水相分別經過充分攪拌后，在超聲的條件下將兩相混合15-30 min形成乳液，控制油相:水相體積比為(27-30):(70-75)。將該乳液轉移到70°C恒溫水浴箱，在氮氣的保護下以400 rpm/min攪拌1_2 h，然后將溫度保持在70 °C。反應物在800 rpm/min的高速攪拌條件下持續反應24 h。最終，獲得MSt微球，將獲得的微球先后使用蒸餾水，丙酮和乙醇溶液清洗2-3次，用二氯甲烷在索氏提取器中抽提8-24h，最后再用甲醇和去離子水清洗2-3次，在80°C真空干燥箱中烘干24h。上述的技術方案中所采用的聚合方法為懸浮聚合。上述的技術方案中所述的苯乙烯和二乙烯基苯，其作用為功能單體。上述的技術方案中所述的偶氮二異丁腈，其作用為引發劑。上述的技術方案中所述的甲苯和環己醇，其作用為致孔劑。上述的技術方案中所述的羥乙基纖維素，其作用為表面活性劑。上述的技術方案中所述的油酸，其作用為表面修飾劑。本專利技術的技術優點:通過懸浮聚合制備的磁性多孔聚苯乙烯微球產量高，機械強度高，識別位點不易破壞；微球表面分布著大量的孔穴，比表面積大，保證了微球具有良好的吸附性能；包埋在微球內部的磁性Fe3O4納米粒子具有較好的磁響應性質，不易發生磁漏，在外加磁場的作用下可以實現快速分離。【附圖說明】圖1為實施例1中磁性多孔聚苯乙烯微球的光學顯微鏡照片。從圖a中可以看到，微球具有規則的球形形貌，粒徑大約為20 um。從圖b中可以看出，在磁性微球表面存在大量的孔穴，圖c的能譜證明了在微球中磁性物質的存在。圖d中顯示了經過四次重復使用后的微球的表面形態，圖e顯示再生微球的表面仍然存在大量的孔穴。圖2為實施例2中磁性多孔聚苯乙烯微球的掃描電鏡照片，從圖a中可以看出，微球形貌大小不均一，但呈現球狀；圖b顯示微球表面存在孔穴。圖3為實施例1中多孔聚苯乙烯微球(a)和磁性多孔聚苯乙烯微球(b)的傅利葉紅外光譜圖，在圖3b中，在599CHT1處顯示的吸收峰對應于Fe-O ;出現在3090,3065和3029 CnT1的吸收峰對應于聚合物苯環上的C-H結合的伸縮振動；出現在1453，1489 cnT1處的吸收峰也是由于苯環的伸縮振動；出現在694 and 755 cnT1處的強烈的峰值證明了聚合物中聚苯乙烯的存在；另外，1610 cnT1處的峰值證明了聚合物中二乙烯基苯中的C=C的存在。圖4為實施例1中Fe3O4納米粒子(a)和磁性多孔聚苯乙烯微球(b)的X射線衍射曲線，在2 Θ范圍為25-65°的范圍內，六個特征峰(2 Θ =30.00° ,35.45。,42.98° , 53.41。,57.03。,62.55。)出現在Fe3O4的圖譜中，這些峰位置可以被標引為(2 2 0),(3 I 1),(4O O), (4 2 2)，(5 I I)和(4 4 0)，同時，這些峰也出現在相對應的MSt微球中，但是比在Fe3O4中的強度稍有減小。【具體實施方式】上述技術方案中所述的吸附性能分析測試方法具體為: (I)靜態吸附試驗 將10 ml不同濃度的2，4-本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于懸浮聚合的制備磁性多孔聚苯乙烯微球的方法，是指以溶劑熱法合成Fe3O4磁性粒子，并以苯乙烯和二乙烯基苯為功能單體，以偶氮二異丁腈為引發劑，以甲苯和環己醇為致孔劑，采用懸浮聚合的方法制備生成磁性多孔聚苯乙烯微球，并應用于在水環境中選擇性吸附2,4?二氯苯酚和2,6?二氯苯酚。
【技術特征摘要】
1.一種基于懸浮聚合的制備磁性多孔聚苯乙烯微球的方法，是指以溶劑熱法合成Fe3O4磁性粒子，并以苯乙烯和二乙烯基苯為功能單體，以偶氮二異丁腈為引發劑，以甲苯和環己醇為致孔劑，采用懸浮聚合的方法制備生成磁性多孔聚苯乙烯微球，并應用于在水環境中選擇性吸附2，4- 二氯苯酚和2，6- 二氯苯酚。2.根據權利要求1所述的基于懸浮聚合的制備磁性多孔聚苯乙烯微球的方法，其特征在于，所述的合成磁性多孔聚苯乙烯微球的制備步驟如下: (1)溶劑熱法合成四氧化三鐵磁性納米粒子: 六水三氯化鐵和無水醋酸鈉溶解在乙二醇溶液中，混合溶液在氮氣的保護下以800rpm/min的速度在160°C的恒溫水浴中攪拌l_2h,然后將混合溶液轉移至50ml的反應爸中，在200°C溫度條件下反應10-12h，冷卻到室溫，把懸浮液用乙醇溶液清洗3-5遍，將獲得的產物在60°C的真空環境下烘干，最后在研缽中粉碎研磨，得Fe3O4納米粒子； (2)油酸對Fe3O4磁性納米粒子進行表面修飾 油酸加入到Fe3O4納米粒子中，控制油酸與Fe3O4納米粒子的比例為4:0.1 ml/g,以200rpm/min的速度持續攪拌l_2h形成深棕色的磁流體； (3)懸浮聚合制備磁性多孔聚苯乙烯微球 將苯乙烯，二乙烯基苯，環己醇，偶氮二異丁腈和步驟(2)中的磁流體溶于甲苯溶液中形成油相，羥乙基纖維素和氯化...
【專利技術屬性】
技術研發人員：于萍，閆永勝，孫啟隆，于濤，潘建明，戴江棟，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：
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