Page 99 - 《精细化工》2023年第1期

第 1 期 王 琰，等: 沥青基超交联聚合物的制备及其 VOCs 吸附性能 ·91·

直径、沸点、极化率等因素 [28] 有关。HCP-4 结构多 二甲苯与 HCP-4 形成 π-π 耦合，占据了吸附活性位
[8]
为介孔，孔径在 2.6 nm 附近，远大于所选 VOCs（邻 点，再生时脱附不完全所致。安昭辉 制备的微介
二甲苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲醇、异丙 孔碳材料对甲苯进行 4 次循环吸附后，平衡吸附量
醇）分子的动力学直径（0.4~0.6 nm 之间），VOCs 为新鲜样品的 90%；WANG 等 [36] 制备了聚二乙烯基
分子可以在孔道内自由出入，所以 HCPs 直径对吸 苯交联聚合物，用其对苯进行 4 次循环吸附，4 次
附性能的影响不大 [29] ；HCP-4 有效吸附点位是定值， 循环吸附后，吸附量仅是新鲜样品的 75%。所以，
当吸附点位上 VOCs 数量相近时，VOCs 分子相对 HCP-4 有着良好的吸附再生性能。
分子质量越大，饱和吸附量越高，因此相对分子质
量较高的邻二甲苯的饱和吸附量高于其他吸附
质 [30-32] 。VOCs 的沸点也影响 HCPs 对其的吸附
量 [33] 。吸附时与含有芳环结构的 HCPs 分子间易形
成 π-π 耦合，分子间作用力较强，也是 HCP-4 对芳
环类物质吸附性能高的原因之一。另外，吸附质分
子的极化率对吸附剂和吸附质之间的作用力强弱也
有影响 [12,34] ，邻二甲苯极化率最大，分散力也最大，
所以 HCP-4 对其的吸附量也最高。表 3 中列出了不
同 VOCs 的物性参数。

表 2 HCP-4 与活性炭、分子筛和咔唑基 HP 的孔结构及 图 6 HCP-4 对邻二甲苯的吸附循环利用性能
Fig. 6 Adsorption cycles of HCP-4 on o-xylene
其对甲苯吸附量的比较
Table 2 Comparison of pore structure and their adsorption
capacity for toluene of HCP-4, activated carbon, 3 结 论
molecular sieve and carbazole-based HP
比表面积/ 孔径/ 参考 利用傅克烷基化反应制备 HCPs，探讨了溶剂
吸附剂 甲苯吸附量/(mg/g)
(m /g) nm 文献
2
（DCM）用量对聚合物的比表面积和孔径分布的影
HCP-4 467 2.6 385.40 本文 2
响。其中，HCP-4 的比表面积最高，为 467 m /g；
颗粒活性炭 332 3.7 210.40 [25]
HCPs 孔径均以介孔为主。不同 VOCs 静态吸附实验
13X 分子筛 425 3.9 123.80 [26]
结果表明，吸附时间越长，吸附量越大，48 h 后 HCPs
ZSM-5 分子筛 464 2.8 80.40
的静态吸附达到饱和。HCPs 对邻二甲苯的饱和吸附
咔唑基 HP 1180 0.6 1470.00 [27]
量最高达 437.89 mg/g，对甲醇饱和吸附量仅为
表 3 不同吸附质的物性参数 [35] 190.48 mg/g。HCP-4 经 4 次循环吸附邻二甲苯后的
Table 3 Physical property parameters of different adsorbates [35] 吸附量仅降低 8.49%。因此，HCPs 用于吸附含芳环
极化率/
相对分子 动力学 类 VOCs 有较为广阔的应用前景。
24
VOCs 沸点/℃ （×10
质量 直径/nm
3
cm ）
参考文献：
邻二甲苯 106.16 0.601 144.6 14.23
[1] YANG C, MIAO G, PI Y, et al. Abatement of various types of VOCs
甲苯 92.14 0.568 110.6 12.20
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乙酸乙酯 88.11 0.539 77.2 8.86 Journal, 2019, 370: 1128-1153.
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kind of novel low-cost hypercrosslinked polymers with efficient
甲醇 32.04 0.408 64.7 3.32
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异丙醇 60.10 0.516 82.45 6.91 (兵器装备工程学报), 2021, 42(7): 269-273．
[3] WANG S S, ZHANG L, LONG C, et al. Enhanced adsorption and
desorption of VOCs vapor on novel micro-mesoporous polymeric
2.3 吸附循环实验
adsorbents[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2014, 428:
为探讨 HCPs 的循环使用性能，以 HCP-4 吸附邻 185-190.
二甲苯为例，进行了 4 次吸附循环实验，结果见图 6。 [4] XU M Y (徐梦晏). Comparative study on the harm of industrial
volatile organic compounds VOCs and preventive measures[J].
首次 HCP-4 对邻二甲苯的吸附量为 437.89 mg/g，随 Technology Innovation and Application (科技创新与应用), 2021,
着吸附次数的增加，对邻二甲苯的吸附量逐渐降低， 11(12): 143-145.
[5] LI X Q, ZHANG L, YANG Z Q, et al. Adsorption materials for
4 次吸附循环后吸附量为 400.71 mg/g，是新鲜
volatile organic compounds (VOCs) and the key factors for VOCs
HCP-4 吸附量的 91.51%。吸附量下降的原因是，邻 adsorption process: A review[J]. Separation and Purification Technology,