一种吸附挥发性有机物的含自组装微球的非织造布的制备方法.pdf

本发明公开了一种吸附挥发性有机物的含自组装微球的非织造布的制备方法，包括如下步骤：a)非织造布预处理；b)功能微球的制备；c)自组装非织造布的制备：得到含自组装微球的非织造布吸附材料；通过改变多孔微球的极性基团含量，孔径大小以及附着于非织造布表面的数量，可有效调节非织造布的透气性以及对不同极性气体的饱和吸附量。本发明制备工艺简单，成本低，性质稳定，具有长久实用性；其可控的孔隙率，丰富的酸碱基团和较高的比表面积，有效的提高了非织造布对挥发性有机物的物理、化学吸附能力。

权利要求书
1.  一种吸附挥发性有机物的含自组装微球的非织造布的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a)非织造布预处理：将非织造布基材与含供氢体的不饱和单体放入聚乙烯袋中，用紫外线辐射0.1-1h，取出接枝后的非织造布并用乙醇洗净均聚物，在真空烘箱中烘至恒重，得到供氢体含量为10％-50％的功能化非织造布；
b)功能微球的制备：将含受氢体的不饱和单体1-10ml与交联剂1-10ml置于烧瓶中加热，进行交联聚合，制备结束后用去离子水和乙醇清洗过滤，得到受氢体含量为10％-50％的功能化固体多孔微球；
c)自组装非织造布的制备：在超声震荡条件下，将步骤a)中得到的功能化非织造布与步骤b)中得到的功能化固体多孔微球在有机溶剂中充分混合，0.5-1h后取出用去离子水和乙醇清洗三遍，在真空烘箱中烘至恒重，得到含自组装微球的非织造布吸附材料。

2.  根据权利要求1所述的一种吸附挥发性有机物的含自组装微球的非织造布的制备方法，其特征在于所述的非织造布基材为聚丙烯非织造布、聚乙烯非织造布、聚酯非织造布及聚乙烯醇非织造布。

3.  根据权利要求1所述的一种吸附挥发性有机物的含自组装微球的非织造布的制备方法，其特征在于所述的含供氢体的不饱和单体为4-乙烯基苯酚、聚乙二醇、甲基丙烯酸及顺丁烯二酸中的一种或两种以上的混合物。

4.  根据权利要求1所述的一种吸附挥发性有机物的含自组装微球的非织造布的制备方法，其特征在于所述的含受氢体的不饱和单体为烯胺、乙酸乙烯酯及4-苯乙烯基吡啶中的一种或两种以上的混合物。

5.  根据权利要求1所述的一种吸附挥发性有机物的含自组装微球的非织造布的制备方法，其特征在于所用的溶剂为乙腈、四氢呋喃、乙醇、二甲基甲酰胺和甲醇中的一种。

6.  根据权利要求1所述的一种吸附挥发性有机物的含自组装微球的非织造布的制备方法，其特征在于所述的微球与非织造布的质量比为1∶1-5∶1。

说明书一种吸附挥发性有机物的含自组装微球的非织造布的制备方法
技术领域
本发明涉及一种吸附挥发性有机物的含自组装微球的非织造布的制备方法，属于功能高分子材料和环境领域。
背景技术
近年来，进入大气中的挥发性有机化合物越来越多，其成分复杂，具有刺激性、毒性，对人类的健康和周围环境都产生了不良的影响。其中含苯废气对人体健康危害较大，其通过呼吸道和皮肤进入人体后将引起病变，并具有致癌作用，像其它如正己烷、庚烷和辛烷会影响人的中枢神经系统。因此，对挥发性有机气体污染的治理研究已逐渐成为人们关心的环境问题之一。
对有机废气的治理人们早就有研究，而且已经开发出一些卓有成效的控制技术，这些控制技术主要分两类，一类是破坏性方法即将有机废气转化成CO2和H2O；另外一类是非破坏性方法，即将有机废气净化并回收，目前广泛采用且研究较多的有吸附法、热破坏法、冷凝法、吸收法等。近年来形成的新控制技术有生物膜法、电晕法、臭氧分解法、等离子体分解法等。由于吸附法具有对废气的净化较为彻底，处理效率高，操作条件温和，能耗低，吸附剂还可再生重复利用等优点，被广泛应用于各种情况下的有机废气去除。吸附剂有天然或合成、有机或无机的，种类繁多，而实用性高的吸附剂种类却很少，吸附苯乙烯所用的传统吸附剂的活性炭【活性炭吸附处理苯和甲苯气体的性能及机理研究，昆明理工大学博士学会论文，2010.10】。由于活性炭是一种非常优良的吸附剂，其具有高度发达的孔隙结构，独特的外表面以及较大的孔体积，使得活性炭具有较高的吸附能力和选择性【Modelingcompetitiveadsorptionofmixturesofvolatileorganiccompoundsinafixed-bedofbeadedactivatedcarbon，EnvironmentalScienceandTechnology.48(2014)5108-5117】。中国专利CN101734655A公开了一种高效吸附有机废气的蜂窝状活性炭，上述专利所述的活性炭能有效的保证吸附率，提高活性炭的耐高温、耐高压和使用寿命，可用于吸附大部分有机气体。
大孔或微孔树脂由于其可控的孔隙结构、稳定的物理化学性质以及较高的比表面积等优点，被越来越多的应用于有害气体的吸附领域【Preparationofhighlyporoushypercrosslinkedpolystyreneadsorbents：Effectsofhydrophilicityontheadsorptionandmicrowave-assisteddesorptionbehaviortowardbenzene，Microporous andMesoporousMaterials.181(2013)222-227】。中国专利CN102078802A公开了一种吸附有机气体的改性介孔粉体材料，该材料以SBA-15为载体，经乙烯基三甲氧基硅烷的硅烷偶联剂移植法改性和负载氧化铜改性后，制得该SBA-15改性材料，其具有对挥发性有机化合物净化效率较高、反应周期短，制备简单等特点。然而，颗粒型吸附剂易粉化和沉降、不易成型，且透气性较差，不便于携带。
本发明以常见的透气性材料非织造布为基材，通过紫外/高能接枝改性和化学改性的方法，将多孔微球引入非织造布表面，通过微球高比表面积的孔结构与无纺布的支撑性能相结合，得到一种表面富含各种极性基团，兼具透气性和吸附性双重作用的新型非织造布材料，用以去除大气中低浓度的挥发性有机化合物。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种吸附挥发性有机物的含自组装微球的非织造布。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明涉及一种吸附挥发性有机物的含自组装微球的非织造布的制备方法，其特征是包括以下步骤：
a)非织造布预处理：将非织造布基材与含供氢体的不饱和单体放入聚乙烯袋中，用紫外线辐射0.1-1h，取出接枝后的非织造布并用乙醇洗净均聚物，在真空烘箱中烘至恒重，得到供氢体含量为10％-50％的功能化非织造布；
b)功能微球的制备：将含受氢体的不饱和单体1-10ml与交联剂1-10ml置于烧瓶中加热，进行交联聚合，制备结束后用去离子水和乙醇清洗过滤，得到受氢体含量为10％-50％的功能化固体多孔微球；
c)自组装非织造布的制备：在超声震荡条件下，将步骤a)中得到的功能化非织造布与步骤b)中得到的功能化固体多孔微球在有机溶剂中充分混合，0.5-1h后取出用去离子水和乙醇清洗三遍，在真空烘箱中烘至恒重，得到含自组装微球的非织造布吸附材料。
本发明所述步骤a)中的非织造布基材为聚丙烯非织造布、聚乙烯非织造布、聚酯非织造布及聚乙烯醇非织造布；所述含供氢体的不饱和单体为4-乙烯基苯酚、聚乙二醇、甲基丙烯酸及顺丁烯二酸中的一种或两种以上的混合物。
所述步骤b)中含受氢体的不饱和单体为烯胺、乙酸乙烯酯及4-苯乙烯基吡 啶中的一种或两种以上的混合物。
所述步骤c)中所用的溶剂为乙腈、四氢呋喃、乙醇、二甲基甲酰胺和甲醇中的一种；所述微球与非织造布的质量比为1∶1-5∶1。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明运用自组装的方法将多孔微球与非织造布相结合，在吸附过程中，非织造布提供了氢供体基团和支撑结构，多孔微球提供了大比表面积和氢受体基团，使其对有机气体特别是极性有机气体的吸附性能有了大幅提升。且该非织造布制备工艺简单，成本低，可重复利用，不会对环境造成污染；是一种极具市场开发前景的新型高效吸附材料，可广泛应用于室内及其他低浓度条件下挥发性有机物的去除。
具体实施方式
下面通过一个具体实施方式和应用实施例对本发明作进一步说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
将0.5g聚酯非织造布基材和5ml顺丁烯二酸放入聚乙烯袋中，用紫外线辐射0.5h，取出接枝后的非织造布并用乙醇洗净均聚物，在真空烘箱中烘至恒重，得到顺丁烯二酸含量为30％的非织造布；将3ml乙酸乙烯酯与3ml交联剂置于烧瓶中加热，进行交联聚合，制备结束后用去离子水和乙醇清洗过滤，得到乙酸乙烯酯含量为50％的固体多孔微球；在超声震荡条件下，将顺丁烯二酸含量为30％的非织造布与乙酸乙烯酯含量为50％的固体多孔微球在二甲基甲酰胺溶液中充分混合，0.5h后取出用去离子水和乙醇清洗三遍，在真空烘箱中烘至恒重，得到含自组装微球的非织造布吸附材料。
应用实施例1.
用量筒量取5ml色谱纯的苯乙烯溶液，分别置于编号为1，2的两个5L密闭容器中，恒温40℃过夜，使其内部苯乙烯液体充分挥发；在1号容器中放置5g的微球/非织造布自组装吸附材料，2号容器做空白对照，将两组容器置于常温条件下(25℃)，使其静态吸附苯乙烯气体，16h后使用气相色谱的气体进样针分别抽取1ml密闭容器中的气体，并送入气相色谱进行检测，连续测试三次，取平均值，得到每个密闭容器中的苯乙烯气体含量，发现1号容器中的气体浓度明显低于2号容器中的，由Q＝(C2×V2-C1×V1)/m，计算得到每克吸附剂吸附了苯乙 烯52.8mg。
应用实施例2.
用量筒量取5ml色谱纯的甲苯溶液，分别置于编号为1，2的两个5L密闭容器中，恒温40℃过夜，使其内部甲苯液体充分挥发；在1号容器中放置5g的微球/非织造布自组装吸附材料，2号容器做空白对照，将两组容器置于常温条件下(25℃)，使其静态吸附甲苯气体，16h后使用气相色谱的气体进样针分别抽取1ml密闭容器中的气体，并送入气相色谱进行检测，连续测试三次，取平均值，得到每个密闭容器中的甲苯气体含量，发现1号容器中的气体浓度明显低于2号容器中的，由Q＝(C2×V2-C1×V1)/m，计算得到每克吸附剂吸附了甲苯66.4mg。
应用实施例3.
用量筒量取5ml色谱纯的苯乙烯溶液，分别置于编号为1，2的两个5L密闭容器中，恒温40℃过夜，使其内部苯乙烯液体充分挥发；在1号容器中放置5g的微球/非织造布自组装吸附材料，2号容器做空白对照，将两组容器置于常温条件下(35℃)，使其静态吸附苯乙烯气体，8h后使用气相色谱的气体进样针分别抽取1ml密闭容器中的气体，并送入气相色谱进行检测，连续测试三次，取平均值，得到每个密闭容器中的苯乙烯气体含量，发现1号容器中的气体浓度明显低于2号容器中的，由Q＝(C2×V2-C1×V1)/m，计算得到每克吸附剂吸附了苯乙烯50.1mg。
应用实施例4.
用量筒量取5ml色谱纯的甲苯溶液，分别置于编号为1，2的两个5L密闭容器中，恒温40℃过夜，使其内部甲苯液体充分挥发；在1号容器中放置5g的微球/非织造布自组装吸附材料，2号容器做空白对照，将两组容器置于常温条件下(35℃)，使其静态吸附甲苯气体，8h后使用气相色谱的气体进样针分别抽取1ml密闭容器中的气体，并送入气相色谱进行检测，连续测试三次，取平均值，得到每个密闭容器中的甲苯气体含量，发现1号容器中的气体浓度明显低于2号容器中的，由Q＝(C2×V2-C1×V1)/m，计算得到每克吸附剂吸附了甲苯64.7mg。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。