[发明专利]一种磁、温度双重响应的介孔炭材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

 本发明属于水体净化材料领域，具体涉及一种磁、温度双重响应的介孔炭材料及其制备方法和应用。

背景技术

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，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。

在全球性的环境污染物中，重金属、农药及某些违禁药物是重要的污染源，在我国水体和土壤的检测中有很高的检出率，对人类及其它生物的安全均产生了严重威胁，消除重金属、农药及某些违禁药物对水体的污染已刻不容缓。

吸附则是去除水中低浓度污染物的一种常用技术，介孔炭因具有较大的孔径 (2~50 nm)，在吸附和扩散过程方面显示出巨大的优势。另外，介孔炭还具有规整有序的孔结构、孔尺寸可调整、介孔孔径分布集中、比表面积高和介孔孔容大等突出优点，特别是由于其生物相容性优良且无毒副作用等优点，近年来受到医药和水处理行业的极大关注。因此，开展废水中重金属、农药及某些违禁药物的分离去除和分析，以及新型磁性的介孔炭材料对有机氯农药废水处理方面的研究是一项既有理论意义又有广泛应用前景和实用价值的研究。

但是，众所周知，介孔炭材料粉末很难从溶液中分离开，通常的方法是采用过滤或离心分离，但是这种方法过程复杂、耗时且价格上比较昂贵。同时，现有技术当中介孔炭的不足还体现在孔径分布不够集中，对于大分子污染物体系，材料的孔径分布不能够智能调控。

发明内容

本发明的发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种磁、温度双重响应的介孔炭材料，具有高比表面、大孔容、对小分子和大分子体系均能选择性调控释放行为、适用于水体和土壤净化。

本发明的另一个目的在于公开所述磁、温度双重响应的介孔炭材料的制备方法。

本发明还有一个目的在于公开所述磁、温度双重响应的介孔炭材料的应用。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

一种磁、温度双重响应的介孔炭材料，制备步骤如下：

S1. 将聚环氧乙烯－聚环氧丙烯－聚环氧乙烯三嵌段共聚物和可溶铁盐溶于乙醇，再加入盐酸、正硅酸乙酯和酚醛树脂搅拌反应，所述聚环氧乙烯－聚环氧丙烯－聚环氧乙烯三嵌段共聚物、可溶铁盐、盐酸、正硅酸乙酯和酚醛树脂的重量比为0.5~2.6:0.3~1.2:0.2~1.2:1.5~2.0:3.0~5.5；

S2. 将步骤S1得到的混合液除去溶剂，于130~200℃固化10~30h；

S3. 将步骤S2固化后的材料在无氧气体保护下于700~900下处理1~3h；

S4. 将步骤S3处理后的材料先用碱-乙醇溶液洗涤，再用水洗至pH值为6~7，干燥即得磁性碳材料；

S5. 将步骤S4得到的磁性碳材料与N-异丙基丙烯酰胺、偶氮二异丁腈、丙酮按照15~30:5~10:2~6:1~3的比例混合，再在30~80℃反应10~30h，反应产物洗涤、干燥即得产品。

本发明所述聚环氧乙烯－聚环氧丙烯－聚环氧乙烯三嵌段共聚物的分子量为5000~20000，可于本领域常规化学试剂公司直接购买。

优选的，所述可溶铁盐为硝酸铁或氯化铁等。

优选的，所述盐酸的浓度为0.4~0.8M。

优选的，所述无氧气体保护为氮气或氩气保护。

优选的，所述碱-乙醇溶液为1M氢氧化钠水溶液与无水乙醇按1：1的体积比混合制得。

优选的，所述聚异丙基丙烯酰胺的用量为聚环氧乙烯－聚环氧丙烯－聚环氧乙烯三嵌段共聚物重量的10%~20%。

步骤S5中所述洗涤和干燥采用本领域常规操作即可，作为一种实施方案，反应产物采用甲醇溶液浸泡洗涤，然后过滤分离，最后于30~60℃真空干燥4~8h即可得到产品。

本发明制得的磁、温度双重响应的介孔炭材料在水和土壤净化中的应用。

所述净化为吸附重金属或残留农药。

所述磁、温度双重响应的介孔炭材料的使用条件优选为pH值6~7。