利用废旧聚苯乙烯制备吸附性树脂材料的方法 【技术领域】
本发明涉及一种利用废旧聚苯乙烯泡沫塑料为原料，制备吸附性树脂材料的方法，属有机高分子聚合物废料回收利用技术领域。
背景技术
聚苯乙烯泡沫塑料是当今世界上应用最广泛的塑料之一，由于它具有良好的耐水性、绝热性、绝缘性、低吸湿性以及较强的抗震强度，及其质轻、坚固、易成型、价格低等特点，被广泛地应用于包装、保温、防水、隔热、减震、装璜、餐饮业等领域，渗透入国民经济的各个部门。不过大部分聚苯乙烯泡沫塑料都是一次性使用，数以百万吨的白色垃圾散于自然界中，既不能腐烂转化，又不能自行降解而消失。从而一方面造成严重的环境污染，另一方面也是宝贵的不可再生资源的浪费。因此，如何合理地、有效地回收利用废弃聚苯乙烯泡沫塑料是一个非常急迫问题。
目前废聚苯乙烯的利用最主要的方法是直接再生利用，不过由于杂质、热降解等影响，再生料的物理性能会降低，而且透明度和卫生性都存在问题，使用受到限制。近年来，聚苯乙烯交联吸附树脂由于具有非极性的微孔结构而对有机化合物具有优良的吸附性能，在分析、制药、环保、食品工业等领域得到广泛应用。由于聚苯乙烯的侧链上的芳环具有一定的活性，易于发生各种反应，利用其作为基料，在苯乙烯悬浮聚合为聚苯乙烯的过程中加入一定比例的废聚苯乙烯，制备出交联吸附树脂，既可以节约成本，又可保护环境，可产生了很好的社会与经济效益。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种利用废旧聚苯乙烯制备吸附性树脂材料的方法。
本发明一种利用废旧聚苯乙烯制备吸附性树脂材料的方法，其特征在于具有以下的制备过程和步骤：制备吸附性树脂材料的方法，属有机高分子聚合物废料回收利用技术领域。本发明通过悬浮共聚法将废旧聚苯乙烯(PS)泡沫塑料制备成小球状吸附性树脂材料。其制备过程是先以苯乙烯单体(St)溶解一定量的废旧聚苯乙烯(PS)，并以二乙烯苯(DVB)为交联剂、过氧化苯甲酰(BeO2)为引发剂、正庚烷为致孔剂、聚乙烯醇为稳定剂，最终在80～90℃下通过聚合交联反应得到聚苯乙烯交联吸附树脂材料。
a.废旧聚苯乙烯泡沫塑料(PS)的预处理
将废旧聚苯乙烯泡沫塑料(PS)破碎至16～32目，然后加入适量清洗剂用水清洗干净，烘干后待用；
b.分别制备水相和有机油相
(1)、水相的制备
在一定容量的容器内加入一定量的超纯水和作为分散剂的聚乙烯醇(PVA)；聚乙烯醇(PVA)水溶液的浓度为1.6～1.8g/100ml；
(2)、有机油相的制备
将一定量的经预处理的废旧聚苯乙烯泡沫塑料(PS)溶解于一定量的苯乙烯单体(St)中；废旧聚苯乙烯泡沫塑料与苯乙烯单体两者的重量体积比为1∶4，即每1g废旧聚苯乙烯泡沫塑料需使用4ml的苯乙烯单体；然后加入适量的交联剂二乙烯苯(DVB)和致孔剂正庚烷；交联剂二乙烯苯(DVB)和致孔剂正庚烷的加入量以上述所用的苯乙烯(St)的体积用量为计量基准，即St∶DVB∶正庚烷＝1∶0.4∶1.65；然后再加入适量引发剂过氧化苯甲酰(BeO2)；引发剂过氧化苯甲酰(BeO2)的加入量为废旧聚苯乙烯泡沫塑料(PS)重量的8.0～8.4％；将该混合物充分搅拌使混合均匀；
c.将上述制得有机油相倒入到上述的水相中，并在氮气保护气氛下反应；调节搅拌速度，使油相形成一定大小的液珠悬浮于水相中；然后慢慢升温至80～90℃，反应液逐渐成为白色浑浊液，并且不断有树脂小球生成；保持反应1小时后，再升温至90～95℃，继续反应1小时；
d.然后过滤出树脂小球，并用超纯水多次冲洗树脂小球；然后再放入索氏萃取器中用甲醇萃取3小时以除去残余有机物；然后于50℃下烘干，即得到白色小球状吸附性树脂材料。
本发明方法的特点和反应机理：吸附性树脂材料的合成采用悬浮聚合法来进行，此方法是将单体与交联剂共同悬浮于不相溶的介质中，在适当的搅拌下，使单体分散成大小合适的液珠，从而聚合生成粒度均匀的球体。在此将废聚苯乙烯泡沫塑料先溶解于苯乙烯中形成线性分子，再加入交联剂二乙烯苯、引发剂和致孔剂，此混合物即为油相。然后将油相与已经溶解了分散剂的水溶液混合，由于油相几乎是不溶于水中，所以混合后的体系是分层的。通过搅拌产生剪切力使油相在水相中分散成一定大小的液滴。
随后升高温度，由于引发剂的作用，聚合和交联反应开始，苯乙烯可发生自聚合反应，分子链不断加长，同时也与二乙烯苯分子和聚苯乙烯分子发生交联。
聚合反应可用如下四个反应式表示。
1)St+DVB→(St-DVB)自由基
2)n(St-DVB)自由基→(St-DVB)n
随着反应的进行，不同的分子链之间不断的相互交联，逐渐形成三维网状结构，到一定程度后，聚合物链在油相中不能溶解而析出，形成球状固体聚合物，而致孔剂分散在球体之中。然后用溶剂洗涤或者抽提的方法除去致孔剂，原致孔剂所占据地空间即成为球内的孔，这些孔是相互连通的，这就使吸附树脂具有较大的比表面积和孔容。
【具体实施方式】
现将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例
本发明实施例中的制备过程和步骤如下所述：
①、废旧聚苯乙烯(PS)泡沫塑料的预处理，将废旧PS破碎至16～32目，然后加入适量清洗剂用水清洗干净，烘干后待用。
②、分别制备水相和有机相。
水相：向250ml三口烧瓶中加入100ml超纯水，再加入1.70g聚乙烯醇作为分散剂，将三口烧瓶放入25℃恒温水浴中搅拌使其溶解即得到水相。
有机相：将3.00g的预处理的PS溶解于12.00ml苯乙烯中，加入5.00ml二乙烯苯和20.00ml正庚烷，再向其中加入0.25g过氧化苯甲酰作为引发剂，搅拌混合均匀。
③、将油相倒入到水相中，在氮气保护气氛下反应，调节搅拌速度使油相形成一定大小的液珠悬浮于水相中，然后慢慢升温至80℃，反应液逐渐成为白色浑浊液，并且不断有树脂小球生成，保持反应1h后，再升温至90℃，继续反应1h。
④、过滤出树脂小球，并用超纯水多次冲洗树脂球，再放入索氏萃取器中用甲醇萃取3h以除去残余有机物，于50℃烘干，得到9.45g直径约0.4~0.8mm(20~40目)的白色小球状产品，即为吸附性树脂材料。
用此产品进行苯酚废水的吸附实验表明，其具有很好的吸附和解析性能。将.25g的产品加入到25ml浓度为300mg/L的苯酚溶液中，5h后苯酚的除去率可达86％。吸附后的树脂材料用0.5ml/L NaOH脱附3h，其苯酚脱附率可达80％，解析效果良好，解析后的树脂材料可重复使用。