[发明专利]一种富氧超交联多孔有机聚合物材料、制备方法及应用

说明书

本发明属于工业污水处理技术领域，本发明提供一种富氧超交联多孔有机聚合物材料、制备方法及应用，该材料含有富电子含氧功能基团；该富氧超交联多孔有机聚合物材料用于污水中苯胺的快速富集，实现复杂污水体系中苯胺高容量和高选择性吸附。与传统的的固定化微生物‑厌氧生物滤池处理、Fenton催化降解、甲醛缩聚‑Fenton氧化‑NaClO氧化联用、铁碳微电解技术相比，该方法反应条件温和、催化剂廉价高效、反应绿色环保、高效吸附苯胺，具有较好的应用前景和较高的实用价值。

技术领域

本发明属于工业污水处理技术领域，具体地说是一种富氧超交联多孔有机聚合物材料的制备及其用于污水中持久性苯胺污染物的净化。

背景技术

目前对苯胺类污水的处理技术分为生物、物理、化学三大类，主要有固定化微生物-厌氧生物滤池处理、固定化微生物-曝气生物滤池处理、改性碳材料吸附处理、Fenton催化降解、甲醛缩聚-Fenton氧化-NaClO氧化联用、铁碳微电解和催化铁内微电解技术。改性碳材料吸附处理，加以Fenton催化降解技术是国标中常用的方法。201310572601.5均采用Fenton催化降解反应处理苯胺废水，它们通过催化分解H₂O₂产生的羟基自由基，将大分子苯胺降解为小分子有机物或矿化为CO₂和H₂O等无机物，达到净化废水的目的，该方法最大的缺点是，在苯胺废水净化过程中，会产生大量污泥，增大了企业二次处理的难度和成本。

改性碳材料吸附处理克服了一般Fenton催化降解技术的缺点，具有吸附速度快，对苯胺类污染物的吸附效率高，处理过程经济高效，不产生二次污染，因此在工业污水处理技术领域有很好的发展前景。目前的吸附材料用于污水中持久性苯胺污染物的净化，面临的最大挑战主要来源于材料比表面积及功能基团含量的限制，导致净化效率不高，改性碳材料有待进一步优化。因此，研制功能基团含量高、比表面积大的碳材料是实现污水中持久性苯胺污染物高容量和高选择性吸附的关键技术。

超交联多孔有机聚合物材料(hypercrossed porous organic polymers，HCPs)是一类由轻元素(C、H、O、N、B等)通过共价键相互连接、含丰富的分层孔隙的新型多孔材料。其具有骨架密度低、成本低廉、表面官能团可修饰、比表面积大的优点，且在酸碱、溶剂、湿气和高温等苛刻条件下具有良好的稳定性。此外，合成HCPs的有机单体种类丰富，可通过选用不同官能团的反应单体和不同的交联剂调控孔结构、大小及其功能化。合成的含有富氧官能团且高比表面积的HCPs材料，通过与苯胺间较强的范德华力、π-π堆积、疏水相互作用、酸碱相互作用和多重氢键作用，可用于污水中持久性苯胺污染物的高容量和高选择性吸附。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对目前污水中持久性苯胺污染物吸附率的问题，本发明旨在提供一种富氧超交联多孔有机聚合物材料，含有富电子含氧功能基团；本发明目的之二是提供一种简单易操作的富氧超交联多孔有机聚合物材料制法；本发明目的之三是富氧超交联多孔有机聚合物材料用于污水中苯胺的快速富集，实现复杂污水体系中苯胺高容量和高选择性吸附。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种富氧超交联多孔有机聚合物材料，该多孔有机聚合物材料骨架中富含亲核性的氧原子，如下述化学式：

所述的富氧超交联多孔有机聚合物材料的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：向含氧官能团的芳香族单体中加入二甲氧基甲烷，含氧官能团的芳香族单体与二甲氧基甲烷的摩尔质量比为1:1～10；再加入路易斯酸作为聚合反应的催化剂，含氧官能团的芳香族单体与路易斯酸催化剂摩尔质量比为1:1～10；加入1,2-二氯乙烷作为溶剂，使芳香族单体完全溶解，在剧烈搅拌的情况下，加热至30～120℃，使含氧功能基团的芳香族单体均匀聚合，聚合时间为12-48h；将得到的棕褐色固体用无水甲醇为溶剂进行索氏提取，直至虹吸液呈无色透明状，提取12-72h；过滤，烘干即得所述富氧超交联多孔有机聚合物材料。