專利名稱：一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水中金屬離子吸附物及其制備方法，具體地說，本發(fā)明涉及一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人類面臨著可利用淡水資源的日益匱乏，人們對廢水，尤其是工業(yè)廢水的處理回收再利用越來越重視。我國若能對各類廢水進(jìn)行合理處理，每年可以新增100多億噸可用水資源，可極大的緩解我國目前水資源緊張的狀況。因此工業(yè)廢水處理技術(shù)的研究具有十分重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及社會(huì)價(jià)值。開發(fā)新的一類的吸附劑對廢水中金屬離子進(jìn)行處理是必然趨勢。
國家知識產(chǎn)權(quán)局于2011. 11. 23公開了一件申請?zhí)枮?01110146146. 3，名稱為“一種疏水溶脹聚氨酯泡沫及其制備方法和應(yīng)用”的發(fā)明專利，該專利公開了一種疏水溶脹聚氨酯泡沫及其制備方法和應(yīng)用，屬高分子材料領(lǐng)域。本發(fā)明利用硅橡膠高疏水性及在有機(jī)物和石油產(chǎn)品中好的溶脹性，把硅氧烷鏈引入到不飽和端羥基聚丁二烯(不飽和端羥基聚異戊二烯)，通過和異氰酸酯反應(yīng)制備高疏水溶脹聚氨酯泡沫。本發(fā)明通過將異氰酸酯、多元醇、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、開孔劑、阻燃劑經(jīng)過混合、發(fā)泡、熟化制成聚氨酯泡沫，所制備的聚氨酯泡沫在吸附泄露的液體有機(jī)物和石油產(chǎn)品時(shí)同時(shí)進(jìn)行孔的填充和基體的溶脹，從而提高其對泄露的液體有機(jī)物和石油產(chǎn)品吸附倍率，對于泄露到水面的液體污染物則可以有選擇的吸附油及有機(jī)物從而達(dá)到油水分離的目的。上述現(xiàn)有技術(shù)中，聚氨酯泡沫無法吸附污水中金屬離子，只能吸油，且現(xiàn)有的采用吸附樹脂吸附污水中金屬離子的方法，主要存在靜態(tài)吸附及動(dòng)態(tài)吸附兩類，動(dòng)態(tài)吸附需要將水引入柱子很難處理大量污水，而靜態(tài)吸附存在樹脂吸附量小，回收收集繁瑣、處理難等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中吸附樹脂不能快速、方便、有效地處理大量含有金屬離子的污水，且聚氨酯泡沫無法吸附污水中金屬離子的問題，提供一種用于吸附金屬離子的橡膠泡沫及其制備方法，能夠快速、方便且有效地吸附污水中的金屬離子。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，其具體技術(shù)方案如下
一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫，其特征在于包括按以下重量份數(shù)計(jì)的組
分
端羥基丁腈橡膠20 80份
異氰酸酯20 40份
催化劑O. 5 3份
泡沫穩(wěn)定劑O. 5 3份
發(fā)泡劑5 10份開孔劑2 10份
膨脹石墨5 20份。優(yōu)選的，本發(fā)明所述的異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯或者異佛爾酮二異氰酸酯。上述端羥基丁腈橡膠為任意端羥基丁腈橡膠，可以使不同分子量，不同丙烯腈含量的端羥基丁腈橡膠，也可以將不同分子量，不同丙烯腈含量的端羥基丁腈橡膠混合使用。上述催化劑為本領(lǐng)域常規(guī)的叔氨類催化劑、有機(jī)金屬類催化劑或兩者的復(fù)合催化齊 ，比如
叔氨類催化劑為市售產(chǎn)品 A-l、A-33、A-4、A-400、A-300、A-107、TEDA-33 或者 TEDA-38，有機(jī)金屬類催化劑為市售產(chǎn)品T-9、T-22、D-22或者D-19，復(fù)合催化劑為前述叔氨類催化劑中的任意一種與有機(jī)金屬類催化劑中的任意一種按照10:1 1:1的比例復(fù)配使用?！ど鲜雠菽€(wěn)定劑為本領(lǐng)域常規(guī)的有機(jī)硅化合物類泡沫穩(wěn)定劑，比如
市售產(chǎn)品 L580、L600、L568、L618、SC155、SC154 或者 Y10901C。上述開孔劑為本領(lǐng)域常規(guī)的開孔劑，比如市售產(chǎn)品C-18、C-25、G-X880、Q100-A或者 GX-881。上述的膨脹石墨為本發(fā)明的阻燃劑；上述的發(fā)泡劑為本領(lǐng)域常規(guī)的蒸餾水或者去離子水。優(yōu)選的，本發(fā)明提供一種基于上述橡膠泡沫常規(guī)制備方法的優(yōu)化和改進(jìn)的制備方法
一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫的制備方法，其特征在于包括以下工藝步
驟
A、按照配方稱取催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、開孔劑、膨脹石墨，加入到端羥基丁腈橡膠中，攪拌，得到混合物a，備用；
B、在攪拌下將步驟A得到的混合物a加入到異氰酸酯中，混合得到混合物b；
C、將步驟B得到的混合物b加入到模具內(nèi)發(fā)泡，待發(fā)泡完成，泡沫高度不再增加后，取出成型的丁腈橡膠泡沫，于室溫下放置熟化；
D、將步驟C得到的丁腈橡膠泡沫加入到有機(jī)溶劑中，橡膠泡沫與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比1:50 1:500 ；
E、加入有機(jī)胺，在50140°C下攪拌5 8小時(shí)得到最后成品即用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫。優(yōu)選的,本發(fā)明在步驟A中，所述的攪拌是指在500 5000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合I IOmin0優(yōu)選的,本發(fā)明在步驟B中，所述的攪拌是指在500 5000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合10 50s。優(yōu)選的，本發(fā)明在步驟C中，所述的于室溫下放置熟化是指在室溫下放置熟化I 10h。優(yōu)選的，本發(fā)明在步驟D中，所述的有機(jī)溶劑為丙酮、甲苯或者醇。優(yōu)選的，本發(fā)明在步驟E中，所述的有機(jī)胺加入量為所述的丁腈橡膠泡沫重量的3 5倍。
優(yōu)選的，本發(fā)明在步驟E中，所述的有機(jī)胺為乙二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或
多乙烯多胺。 本發(fā)明的有益技術(shù)效果表現(xiàn)在
本發(fā)明通過將端羥基丁腈橡膠與異氰酸酯反應(yīng)在發(fā)泡劑及催化劑存在下制備丁腈橡膠泡沫，得到能夠吸附污水中金屬離子的橡膠泡沫，解決了現(xiàn)有技術(shù)中吸附樹脂動(dòng)態(tài)吸附需要將水引入柱子，很難處理大量污水，而靜態(tài)吸附存在樹脂吸附量小，回收收集繁瑣、處理難等問題，本發(fā)明的改性丁腈橡膠泡沫將丁腈橡膠做成泡沫結(jié)構(gòu)，表面積較大，對污水中金屬離子吸附的有很好的吸附性；且由于密度低，吸水后不會(huì)下沉到水底可以長期浸泡于污水中，回收收集簡便，通過簡單處理即可在較短時(shí)間內(nèi)重復(fù)使用等。本發(fā)明又提供了一種基于泡沫普通制備方法的優(yōu)選制備方法，對橡膠泡沫進(jìn)行氨化處理，在橡膠泡沫上加上胺基，使其具備更加優(yōu)良的金屬離子吸附能力。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫，包括按以下重量份數(shù)計(jì)的組分
端羥基丁腈橡膠20份
異氰酸酯20份
催化劑O. 5份
泡沫穩(wěn)定劑O. 5份
發(fā)泡劑5份
開孔劑2份
膨脹石墨5份。實(shí)施例2
一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫，包括按以下重量份數(shù)計(jì)的組分
端羥基丁腈橡膠80份
異氰酸酯40份
催化劑3份
泡沫穩(wěn)定劑3份
發(fā)泡劑10份
開孔劑10份
膨脹石墨20份。實(shí)施例3
一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫，包括按以下重量份數(shù)計(jì)的組分
端羥基丁腈橡膠50份
異氰酸酯30份
催化劑I. 75份
泡沫穩(wěn)定劑I. 75份
發(fā)泡劑7. 5份
開孔劑6份膨脹石墨12. 5份。實(shí)施例4
一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫，包括按以下重量份數(shù)計(jì)的組分
端羥基丁腈橡膠66份
異氰酸酯21份
催化劑2. 3份
泡沫穩(wěn)定劑I. 9份
發(fā)泡劑6. 5份
開孔劑8. 4份
膨脹石墨15份。實(shí)施例5
在實(shí)施例I 4的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的所述的異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯或者異佛爾酮二異氰酸酯。實(shí)施例6
在實(shí)施例I 5的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的其制備方法為
A、按照配方稱取催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、開孔劑、膨脹石墨，加入到端羥基丁腈橡膠中，攪拌，得到混合物a，備用；
B、在攪拌下將步驟A得到的混合物a加入到異氰酸酯中，混合得到混合物b；
C、將步驟B得到的混合物b加入到模具內(nèi)發(fā)泡，待發(fā)泡完成，泡沫高度不再增加后，取出成型的丁腈橡膠泡沫，于室溫下放置熟化；
D、將步驟C得到的丁腈橡膠泡沫加入到有機(jī)溶劑中，橡膠泡沫與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比1:50 ；
E、加入有機(jī)胺，在50°C下攪拌5小時(shí)得到最后成品即用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫。實(shí)施例7
在實(shí)施例I 5的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的其制備方法為
A、按照配方稱取催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、開孔劑、膨脹石墨，加入到端羥基丁腈橡膠中，攪拌，得到混合物a，備用；
B、在攪拌下將步驟A得到的混合物a加入到異氰酸酯中，混合得到混合物b；
C、將步驟B得到的混合物b加入到模具內(nèi)發(fā)泡，待發(fā)泡完成，泡沫高度不再增加后，取出成型的丁腈橡膠泡沫，于室溫下放置熟化；
D、將步驟C得到的丁腈橡膠泡沫加入到有機(jī)溶劑中，橡膠泡沫與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比1:500 ；
E、加入有機(jī)胺，在140°C下攪拌8小時(shí)得到最后成品即用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫。實(shí)施例8
在實(shí)施例I 5的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的其制備方法為
A、按照配方稱取催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、開孔劑、膨脹石墨，加入到端羥基丁腈橡膠中，攪拌，得到混合物a，備用；B、在攪拌下將步驟A得到的混合物a加入到異氰酸酯中，混合得到混合物b；
C、將步驟B得到的混合物b加入到模具內(nèi)發(fā)泡，待發(fā)泡完成，泡沫高度不再增加后，取出成型的丁腈橡膠泡沫，于室溫下放置熟化；
D、將步驟C得到的丁腈橡膠泡沫加入到有機(jī)溶劑中，橡膠泡沫與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比1:275 ；
E、加入有機(jī)胺，在95°C下攪拌6.5小時(shí)得到最后成品即用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫。實(shí)施例9
在實(shí)施例I 5的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的其制備方法為
A、按照配方稱取催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、開孔劑、膨脹石墨，加入到端羥基丁腈橡 膠中，攪拌，得到混合物a，備用；
B、在攪拌下將步驟A得到的混合物a加入到異氰酸酯中，混合得到混合物b；
C、將步驟B得到的混合物b加入到模具內(nèi)發(fā)泡，待發(fā)泡完成，泡沫高度不再增加后，取出成型的丁腈橡膠泡沫，于室溫下放置熟化；
D、將步驟C得到的丁腈橡膠泡沫加入到有機(jī)溶劑中，橡膠泡沫與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比1:360 ；
E、加入有機(jī)胺，在121°C下攪拌7.5小時(shí)得到最后成品即用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫。實(shí)施例10
在實(shí)施例6 9的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的
在步驟A中,所述的攪拌是指在500rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合lmin。在步驟B中，所述的攪拌是指在500rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合10s。在步驟C中，所述的于室溫下放置熟化是指在室溫下放置熟化lh。在步驟D中，所述的有機(jī)溶劑為丙酮、甲苯或者醇。在步驟E中，所述的有機(jī)胺加入量為所述的丁腈橡膠泡沫重量的3倍。在步驟E中，所述的有機(jī)胺為乙二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或多乙烯多胺。實(shí)施例11
在實(shí)施例6 9的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的
在步驟A中，所述的攪拌是指在5000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合lOmin。在步驟B中，所述的攪拌是指在5000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合50s。在步驟C中，所述的于室溫下放置熟化是指在室溫下放置熟化10h。在步驟D中，所述的有機(jī)溶劑為丙酮、甲苯或者醇。在步驟E中，所述的有機(jī)胺加入量為所述的丁腈橡膠泡沫重量的5倍。在步驟E中，所述的有機(jī)胺為乙二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或多乙烯多胺。實(shí)施例12
在實(shí)施例6 9的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的
在步驟A中，所述的攪拌是指在2750rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合5. 5min。在步驟B中，所述的攪拌是指在2750rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合30s。在步驟C中，所述的于室溫下放置熟化是指在室溫下放置熟化5. 5h。
在步驟D中，所述的有機(jī)溶劑為丙酮、甲苯或者醇。在步驟E中，所述的有機(jī)胺加入量為所述的丁腈橡膠泡沫重量的4倍。在步驟E中，所述的有機(jī)胺為乙二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或多乙烯多胺。實(shí)施例13
在實(shí)施例6 9的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的
在步驟A中，所述的攪拌是指在2000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合3min。在步驟B中，所述的攪拌是指在3000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合21s。在步驟C中，所述的于室溫下放置熟化是指在室溫下放置熟化8h。·
在步驟D中，所述的有機(jī)溶劑為丙酮、甲苯或者醇。在步驟E中，所述的有機(jī)胺加入量為所述的丁腈橡膠泡沫重量的3. 5倍。在步驟E中，所述的有機(jī)胺為乙二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或多乙烯多胺。實(shí)施例14
本發(fā)明橡膠泡沫的應(yīng)用先配置1000mg/L的硝酸鉛標(biāo)準(zhǔn)液，從中取出IOOml標(biāo)準(zhǔn)液加入到錐形瓶中，同時(shí)向錐形瓶中加入2g吸附劑泡沫，接著進(jìn)行往返恒溫水浴震蕩震蕩頻率100次/min，溫度40°C，震蕩10小時(shí)使鉛離子吸附直至飽和，得到靜態(tài)吸附溶液。取出Iml靜態(tài)吸附溶液，用去離子水將其稀釋至濃度為原來的1/500。利用紫外分光光度計(jì)測試靜態(tài)吸附溶液中鉛離子的濃度，計(jì)算出吸附劑泡沫的吸附量為80mg/g。
權(quán)利要求
1.一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫，其特征在于包括按以下重量份數(shù)計(jì)的組分 端羥基丁腈橡膠20 80份異氰酸酯20 40份催化劑O. 5 3份 泡沫穩(wěn)定劑O. 5 3份發(fā)泡劑5 10份開孔劑2 10份膨脹石墨5 20份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫，其特征在于所述的異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯或者異佛爾酮二異氰酸酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫的制備方法，其特征在于包括以下工藝步驟 A、按照配方稱取催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、開孔劑、膨脹石墨，加入到端羥基丁腈橡膠中，攪拌，得到混合物a，備用； B、在攪拌下將步驟A得到的混合物a加入到異氰酸酯中，混合得到混合物b； C、將步驟B得到的混合物b加入到模具內(nèi)發(fā)泡，待發(fā)泡完成，泡沫高度不再增加后，取出成型的丁腈橡膠泡沫，于室溫下放置熟化； D、將步驟C得到的丁腈橡膠泡沫加入到有機(jī)溶劑中，橡膠泡沫與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比1:50 1:500 ； E、加入有機(jī)胺，在50140°C下攪拌5 8小時(shí)得到最后成品即用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫的制備方法，其特征在于在步驟A中，所述的攪拌是指在500 5000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合I lOmin。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫的制備方法，其特征在于在步驟B中，所述的攪拌是指在500 5000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合10 50s。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫的制備方法，其特征在于在步驟C中，所述的于室溫下放置熟化是指在室溫下放置熟化I 10h。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫的制備方法，其特征在于在步驟D中，所述的有機(jī)溶劑為丙酮、甲苯或者醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫的制備方法，其特征在于在步驟E中，所述的有機(jī)胺加入量為所述的丁腈橡膠泡沫重量的3 5倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或8所述的一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫的制備方法，其特征在于在步驟E中，所述的有機(jī)胺為乙二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或多乙烯多胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于吸附水中金屬離子的橡膠泡沫及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。本發(fā)明的橡膠泡沫包括按以下重量份數(shù)計(jì)的組分端羥基丁腈橡膠20～80份、異氰酸酯20～40份、催化劑0.5～3份、泡沫穩(wěn)定劑0.5～3份、發(fā)泡劑5～10份、開孔劑2～10份、膨脹石墨5～20份。本發(fā)明通過將端羥基丁腈橡膠與異氰酸酯反應(yīng)在發(fā)泡劑及催化劑存在下制備丁腈橡膠泡沫，得到能夠吸附污水中金屬離子的橡膠泡沫，解決了現(xiàn)有技術(shù)中吸附樹脂動(dòng)態(tài)吸附需要將水引入柱子，很難處理大量污水，而靜態(tài)吸附存在樹脂吸附量小，回收收集繁瑣、處理難等問題，本發(fā)明的改性丁腈橡膠泡沫將丁腈橡膠做成泡沫結(jié)構(gòu)，表面積較大，對污水中金屬離子吸附的有很好的吸附性。
文檔編號C08K3/04GK102942670SQ20121047663
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者何琦, 劉海東, 劉紅文, 楊鳴波 申請人:中藍(lán)晨光化工研究設(shè)計(jì)院有限公司