[发明专利]一种石墨烯功能化无纺布吸附苯乙烯的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及功能高分子材料和环境保护技术领域，具体涉及一种石墨烯功能化无纺布吸附苯乙烯的方法。

(二)背景技术

挥发性有机化合物(VOCs)是大气污染的重要组成部分，其来源广泛、种类繁多、对人类健康和生态环境危害大且处理困难，引起了越来越多科研工作者的关注。苯乙烯是一种典型的VOCs污染物，同时，苯乙烯又是合成橡胶和塑料的主要原料，作为单体在树脂、涂料、纺织基体材料等领域应用广泛。生产生活中的苯乙烯很容易通过各种渠道进入空气中，造成环境污染并严重威胁人类健康。苯乙烯会对人体的呼吸系统、神经系统、免疫系统等多系统、多器官造成严重损害，因此世界各国对苯乙烯的污染和治理给予了高度重视。目前处理苯乙烯的主要方法有膜技术、吸收法、生物法、吸附法、冷凝法等，其中吸附法因具有效率高、能耗低、无二次污染等优点而在苯乙烯处理领域具有一定的优势。如何获得成本低、吸附性能好、易回收利用的吸附剂是吸附法应用的关键。

用于治理苯乙烯的吸附剂有很多，但可实际应用的却很少，其中应用最广泛的是活性炭吸附剂，但是苯系物易导致活性炭失活而成为固体废弃物，易导致二次污染问题。无纺布是一种新型环保纺织材料，其生产工艺简单、价格低廉且本身质量较轻、透气性好、容易再生，近几年被广泛应用于污染物的吸附和过滤过程中。但由于无纺布中缺乏能够与苯乙烯相互作用的活性基团，导致直接吸附苯乙烯的效果不理想。石墨烯是由单层碳原子以sp²杂化紧密堆积成二维蜂窝状晶体结构的一种新型碳材料，碳碳共价键形成的六元环大π键与苯乙烯可形成较强的π-π相互作用，具有去除苯乙烯的吸附应用潜力。同时，在无纺布上负载石墨烯，不仅可利用石墨烯独特的性能弥补无纺布吸附性能不佳的缺陷，而且可以解决石墨烯易于团聚，难以实际应用的难题。

本发明将无纺布良好的柔韧性、透气性和石墨烯材料的优势相结合，采用多巴胺表面改性技术，将石墨烯吸附、包埋在无纺布表面，制备石墨烯功能化无纺布材料，拓展了石墨烯类材料在苯乙烯等VOCs吸附处理方面的应用，具有重要的应用前景。

(三)发明内容

本发明针对无纺布自身吸附性能较差、石墨烯吸附苯乙烯易于团聚和操作困难以及表面改性技术中的问题，提出一种石墨烯功能化无纺布吸附苯乙烯的方法，该方法具有吸附性能好、易回收利用、无二次污染等优点。

本发明所采用的技术方案如下：

一种石墨烯功能化无纺布吸附苯乙烯的方法，其特征在于，包括石墨烯功能化无纺布的快速制备方法以及苯乙烯气体的动态吸附应用，具体包括以下步骤：a.石墨烯功能化无纺布的制备

(1)将无纺布在乙醇溶液中超声处理1h并用去离子水浸泡洗涤干净；

(2)配制200mL浓度为0.1～5mg/mL的石墨烯醇水(50∶50(V/V))分散液，然后按照摩尔比1∶1～4∶1～4的比例加入多巴胺、交联剂和氧化剂，再加入0.5～5g处理过的无纺布，在室温下搅拌反应10～50min，取出无纺布水洗，60℃烘干，即得一定负载量的石墨烯功能化无纺布；

b.苯乙烯气体的动态吸附应用

(1)利用附图1所示的苯乙烯动态吸附装置进行吸附，将一定量的石墨烯功能化的无纺布剪碎均匀地装入吸附柱中，在一定条件下吸附苯乙烯；

(2)将吸附完成的无纺布放在真空烘箱中解吸附。

本发明的有益效果如下：

1)本发明将石墨烯具有大的比表面积且共轭大π键体系易与苯乙烯通过π-π相互作用与无纺布具有好的柔韧性和透气性等优势相结合，同时，有效避免了石墨烯自身的团聚，所制备的石墨烯功能化无纺布对苯乙烯具有较大的吸附容量和吸附效率；

2)本发明提出的多巴胺表面改性技术可实现石墨烯在无纺布上的吸附、包埋负载，制备工艺简单，反应条件温和，多巴胺聚合速度快，表面改性修饰效率高；

3)无纺布、石墨烯类材料成本较低，对设备要求低，使用范围较广，具有工业化应用前景。

(四)附图说明

图1为苯乙烯气体的动态吸附装置示意图。

(五)具体实施方式

下面通过具体实施案例对本发明做进一步说明，但本发明不受下述实施案例的任何限制。

实施例1

a.石墨烯功能化聚丙烯无纺布的制备

(1)将聚丙烯无纺布在乙醇溶液中超声处理1h并用去离子水浸泡洗涤干净；