Preparación de microesferas compuestas de poliestireno y estudio del rendimiento de adsorción del ácido clorhídrico

Rui-ming Xu ,  

Meng-yuan Fan ,  

Wei Liu ,  

Chun-qing Zhan ,  

Hua-wei Tang ,  

Zhong-fu Zhao ,  

摘要

Para desarrollar materiales adsorbentes de alta eficiencia para la inhibición de ácidos, este estudio diseñó y sintetizó una serie de copolímeros en bloque de poliestireno-b-butadieno bromados (BMPSB), que se copolimerizaron con estireno mediante polimerización por suspensión para preparar microesferas compuestas de poliestireno cuaternizadas (PS@BMPSB). Se sintetizaron tres tipos diferentes de poli(estireno-b-butadieno) con diferentes longitudes de bloque de butadieno (PSB-50, PSB-60, PSB-70) mediante polimerización aniónica activa, que tras su bromación con tetrabutiltrisbromuro de amonio dieron BMPSB-50, BMPSB-60 y BMPSB-70. Se estudió el efecto del tipo y la cantidad de BMPSB sobre la morfología de las microesferas compuestas, la distribución del tamaño de las partículas y el enriquecimiento de grupos funcionales en la superficie. Los resultados experimentales mostraron que a mayor contenido en bloque de butadieno en PS@BMPSB, menor era el tamaño de las microesferas; cuando la cantidad de BMPSB-50 era del 30 % en peso, el contenido superficial de bromo de las microesferas alcanzó el máximo, llegando al 9,72 %, con un tamaño de partícula de 205,14 μm y buena dispersión. El estudio del rendimiento de adsorción reveló que el proceso de adsorción estática del ácido clorhídrico alcanzó el equilibrio en 6 minutos, ajustándose al modelo cinético pseudo-segundo y modelo isotérmico de Langmuir, con una capacidad máxima de adsorción de 46,84 mmol/g. En experimentos de adsorción dinámica, el volumen de penetración fue de 0,6 BV, la alta concentración de ácido en la fase inicial de elución permitió la recuperación directa, y tras 10 ciclos de uso, la capacidad de intercambio de las microesferas se mantuvo por encima del 80 % del valor inicial, mostrando excelente estabilidad regenerativa. Este estudio proporciona nuevos materiales adsorbentes eficientes para el método de inhibición ácida y una base experimental para el diseño estructural de microesferas funcionalizadas de poliestireno.

关键词

microesferas de poliestireno; copolímeros en bloque; cuaternización; bromación; inhibición ácida

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