[发明专利]一种氟化共轭微孔高分子吸附材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及具有超疏水特性的氟化共轭微孔高分子的合成以及将其作为吸附剂去除污水中的重金属离子的应用。 

背景技术

水污染问题已经引起世界的日益关注。随着经济的蓬勃发展，工业生产排除的废水中含有的大量的重金属离子，无论对环境还是人类的健康都产生了重大危害。因此寻找可以有效去除重金属离子的方法迫在眉睫。目前用于处理重金属离子的方法主要有：反渗透法、离子交换法、膜过滤法以及吸附法等，其中吸附法因其成本低、效果好、可操作性强而被广泛应用，是工业废水处理应用中一种极其重要的物理化学方法。而吸附材料的选择直接影响着吸附效率。具有很大比表面积并且具有相应活性的多孔材料有着明显的吸附作用，因而可用作吸附剂。活性碳因其具有较大的比表面积且成本较低而被广泛应用与金属离子去除的应用中，但是它也有一些无法克服的缺点，例如吸附容量较低，再生能力差，选择性差，动力学吸附性能差导致达到吸附平衡时间较长等，因而它的应用也受到了极大的限制。目前报道的其他吸附材料有木质素类和壳聚糖类等生物质类吸附材料、黏土和沸石等地质类材料以及聚乙烯基树脂和硅胶基树脂等合成类材料，但都不同程度的存在与活性碳类似的缺点。寻找高效的重金属离子材料势在必行。共轭微孔高分子因其比表面积较大，具有较好的微孔结构分布且可通过调节配体结构实现微孔性能改善，因此越来越受到人们的重视，同时也被广泛应用于气体存储、液体分离、多相催化等多个领域中。有机氟化高分子具有较高的热稳定性和低表面张力、低摩擦性、斥水、斥油等特殊的表面性能。以含氟烯炔烃聚合或含氟烯炔烃和其它单体共聚形成的高分子，由于其独特的结构特征，在当今世界现代工业中许多关键技术方面，已成为不可或缺的材料。 

发明内容

本发明目的在于提供了一种超疏水的氟化共轭微孔高分子的制备方法以及其对水体中重金属离子吸附的应用，得到了一种新型高效的重金属离 子吸附材料。 

本发明选用的超疏水的氟化共轭微孔高分子是由1,3,5-三氟-2，4,6-三乙炔基苯或者1,3,5-三乙炔苯分别通过催化共聚制备得到的。其比表面约700-1000m²/g，其表面水的接触角为157-167度，对水体中的重金属离子具有较好的吸附能力（只吸附重金属离子，不吸附水），重复使用性能好，对重金属离子Cu²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺的吸附量在0.07-0.18mmol/g之间。 

本发明通过以下措施来实现： 

本发明所说的超疏水的共轭微孔高分子吸附材料，我们在制备共轭微孔高分子时，催化聚合反应选用的催化剂为钯(II)/铜(I),钯(II)为双(三苯基膦)二氯化钯(II)，醋酸钯或者三苯基膦钯（II）；铜(I)为碘化亚铜。 

本发明所说的超疏水的共轭微孔高分子吸附材料，是采用苯乙炔类单体通过催化聚合而形成的具有超疏水特性的、微孔结构的三维网络共轭高分子；我们在制备共轭微孔高分子时，以钯(II)/铜(I)为催化剂，以等比例的三乙胺/甲苯为溶剂，在70摄氏度、惰性气氛下使炔类单体1,3,5-三氟-2，4,6-三乙炔基苯催化共聚而得到共轭微孔高分子。 

本发明所说的超疏水的共轭微孔高分子吸附材料，是一种通过碳碳三键连接的无定形有机三维网络，外观为褐色或黄褐色固体粉末，具有良好的热稳定性（分解温度大于300摄氏度），并且不溶于任何有机溶剂。 

本发明所说的重金属离子Cu²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺水溶液是将相应的硝酸铜、硝酸镍、硝酸镉溶于去离子水中制备而成。 

本发明制备过程中的反应方程式如下： 

本发明材料制备工艺路线简单，操作简便，材料应用于水体中的重金属离子吸附时，具有吸附量大，选择性高、动力学吸附性能好、重复使用性好等优点，在原油泄露处理、工业有机废液处理、液/液分离、以及水处理等领域具有潜在的应用价值。