[发明专利]一种多孔吸附材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种多孔吸附材料的制备方法。

背景技术

中国是一个水资源短缺、水灾害频繁的国家，多年来，中国水资源质量不断下降，水环境持续恶化，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，不仅使工厂停产、农业减产甚至绝收，而且造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了社会的可持续发展，威胁了人类的生存。

目前，有机物对水源的污染十分严重，据统计受到有机物污染的饮用水人口约为1.6亿。因此，必须采取有效的方案来解决有机物对水源的污染。其中，水质处理的一大难题是难降解的有机微污染。水中难降解有机微污染物多为脂溶性化合物，这类化合物难降解，且在水中总含量较低，容易在水循环过程中逐渐积累。

普通的水处理方法不能十分有效的去除水中的难降解有机微污染物，很容易造成它们在环境中的残留。因而，水中难解有机微污染物的去除是水处理中的一大难题。常见的去除方式主要有：吸附、膜分离、生物降解、高级氧化、膜反应器等。膜分离、高级氧化、膜反应器等方法处理，虽然效果好，但是对设备、工艺的要求都比较高，投资大，处理成本很高；而生物降解法会水中的溶解氧，而且处理周期较长。

相对而言，吸附是一种较为经济的方法。因为吸附材料来源广泛、吸附量大、速度快、效率高，使用过程具有操作简单、不需要复杂的装置、不需要添加额外化学试剂等优点。然而，现在常见的吸附材料的及吸附作用没有针对性，且存在吸附速率慢、吸附能力有限等问题，不能很好地处理水中难降解有机微污染物。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种多孔吸附材料的制备方法，以解决现有的吸附材料吸附速率慢、吸附能力有限且吸附针对性差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多孔吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将PMDA(均苯四甲酸二酐)溶于甲有机溶剂中，并在保护气的保护下加入ATPEG(氨基封端聚乙二醇)，得到原始反应溶液；其中，甲有机溶剂为沸点高于180℃且能溶解PMDA和ATPEG的有机溶剂。保护气体可以为Ar或N₂。

2)将原始反应溶液在保护气体的保护下依次在室温下反应2～4小时，在40℃下反应8～12小时，在120℃下反应4～6小时，在150℃下反应2～4小时，在180℃下反应2小时，得到反应后溶液。通过高温直接溶液脱水实现酰亚胺环的形成，无需催化剂。升高反应温度和延长反应时间可使酰亚胺化程度趋于完全。采用逐步升温过程使酰亚胺形成过程中产生的水及时排除，不会导致因水长时间残存体系中而导致分子量降解，有助于生成高分子量的PI(聚酰亚胺)。

3)将反应后溶液倒入蒸馏水中沉淀，再用蒸馏水洗涤生成的沉淀物，将沉淀物经真空干燥，得到PI。

4)将PI溶于乙有机溶剂中，得预干燥溶液；将预干燥溶液置于-40℃下冷冻，然后进行冷冻干燥，制得多孔吸附材料。

采用冷冻干燥法可以快速、方便使PI形成有利于吸附的多孔形状材料。所制得的多孔材料由亲水嵌段和疏水苯酰亚胺环组成，材料中含有亲水嵌段，因而具有很好的水通透性，而材料中的疏水苯酰亚胺环以及醚键等有助于对有机微污染物的吸附。因此，制备的多孔吸附材料具有较好的水通透性，对含苯类难降解有机微污染物具有强的吸附作用。

其中，步骤1)中的ATPEG的分子量不大于900，优选ATPEG-500；为了得到尽可能高的分子量，其中氨基总量和PMDA按摩尔比1:1投加。

在保护气的保护下还可以加入BDA(丁二胺)，ATPEG与BDA的摩尔比为1:1，为保证氨基总量和PMDA按摩尔比1:1投加，ATPEG、BDA与PMDA的摩尔比调整为1:1:2。

步骤4)中的冷冻干燥的操作为：将预干燥溶液置于-40℃下冷冻24小时，再置于冷冻干燥箱中干燥48～72小时。

步骤4)中所述的预干燥溶液中的PI的浓度为0.1～0.25g/mL。

所述的甲有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜。

所述的乙有机溶剂为二氯甲烷、二甲基亚砜或四氢呋喃。PI不溶于水，但溶于二氯甲烷、二甲基亚砜等溶剂。将其溶于一定体积的二氯甲烷，冷冻干燥后，才能得到多孔的吸附材料。