[发明专利]以Pickering 水基泡沫为模板构筑多孔重金属吸附剂的方法

说明书

本发明提供了一种以Pickering‑水基泡沫为模板构筑多孔重金属吸附剂的方法，是以改性黏土为泡沫稳定剂，天然高分子为泡沫增稠剂，在引发剂、交联剂存在下，聚合连续相中的功能单体，然后经脱水、真空干燥，得到一种多孔泡沫体吸附材料。本发明制备的多孔吸附材料不仅含有丰富的孔道结构，可大大提高对重金属的吸附速率和吸附容量，而且具有非常好的可重复使用性能，用于重金属污染水体治理具有使用方便和可回收利用等优点。

技术领域

本发明涉及一种多孔重金属吸附剂的构筑方法，尤其涉及一种以Pickering 水基泡沫为模板构筑多孔重金属吸附剂的方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

2015年《政府工作报告》提出实施水污染防治行动计划（水十条），加强江河湖海水污染、水污染源和农业面源污染治理，实行从水源地到水龙头全过程监管的工作任务。要完成这一目标，不仅要从源头进行严格监管，还要强化科技支撑，攻关研发前瞻技术，加大对已污染水体的治理。

近年来，多孔材料具有快速吸附与解吸特点，在吸附分离过程中已经逐步被人们认识到。该种吸附剂不仅吸附效率高，可回收利用，而且可以通过孔壁改性使材料具有良好的吸附选择性。因此，在重金属污染水体治理方面具有使用方便、可回收利用等优点。

目前制备多孔吸附剂的诸多方法中，以乳液模板法构筑多孔材料由于孔隙率高，孔结构规整、孔结构可调受到广泛关注。但是用该技术构筑多孔材料均采用油包水或水包油乳液，材料的孔结构虽然丰富，但有机溶剂使用量大且难以回收利用。这不仅对环境造成极大的威胁，也极大的提高了用该种技术构筑多孔材料的成本。

近年来，人们逐渐意识到大孔材料在吸附分离过程中具有快速吸附与解吸特点，不仅吸附效率高且可回收利用，同时通过孔壁改性可使材料具有良好的选择吸附性。水基泡沫体是一种水为连续相，空气为分散相，表面活性剂或两亲性粒子为稳定粒子的稳定结构。以水基泡沫为模板构筑多孔材料是在制备稳定水基泡沫的基础上，聚合连续相中的单体，最终形成多孔材料。若水基泡沫中含有可聚合单体，即可聚合得到多孔材料。通过该方法制备多孔材料，制备过程不使用任何有机溶剂，聚合后的材料不需要有机溶剂进行洗脱，可以直接用于水处理，因此具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对乳液模板构筑多孔重金属吸附剂存在的问题，提供一种以Pickering 水基泡沫为模板构筑多孔重金属吸附剂的方法。

一、Pickering水基泡沫为模板构筑多孔重金属吸附剂

本发明以水基泡沫为模板，改性黏土为水基泡沫稳定剂，天然高分子为泡沫增稠剂，在引发剂、交联剂存在下，在连续相中聚合功能单体，再经脱水处理、真空干燥而得，其具体工艺为：将黏土及黏土改性剂分散于水中，在300~500rpm下搅拌2~6h；再加入天然高分子泡沫增稠剂、功能单体、交联剂、引发剂，在300~2000 rpm下搅拌1~4h，得Pickering水基泡沫，然后在柱状管中于30~70℃聚合4~48h；聚合产物经工业乙醇脱水处理，真空干燥，得到多孔吸附材料。

上述各原料按以下质量百分比进行配比：水30%~50%，黏土1.5%~10%，黏土改性剂0.5~5%，泡沫增稠剂1~20%，功能单体10~40%，交联剂1~10%，引发剂0.2~10%。

作为泡沫稳定剂的黏土为蒙脱石、伊利石、凹凸棒石、高岭土、海泡石、埃洛石、累脱石中的一种。

黏土改性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚环氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯与聚氧丙烯嵌段共聚物、甘油脂肪酸酯、山梨醇脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯、油酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、 (3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、硅酸四乙酯、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。