湖南氯甲基化活性炭

　　氯甲基化活性炭

　　本篇內容描述了活性炭的氯甲基化。氯甲基化后的活性炭表面積為1310m 2 / g 孔結構沒有明顯變化。發現該產品的每G材料都含有1.5毫摩爾的-CH 2 Cl與原功能密度相似的基團。用回流的甲醇水溶液中過量的硫代硫酸鈉處理苯基氯的置換。然后用溫度3M HCl處理水解所得Bunte鹽以高產率獲得相應的硫醇(AC-CH 2 -SH”)。發現AC-CH 2 -SH它是一種有效的重金屬吸附劑Hg，Pb，Ag和Cu。

　　作為各種分離凈化需要的吸附劑材料，活性炭廣泛應用于世界各地。改性活性炭可以提高其對某些目標物種的親和力。例如，活性炭被硫浸漬以增強其相對性Hg的親和力。這種修改相當于活性炭中的簡單插層/沉淀，但仍在工業中使用。重要的是要認識到，活性炭也可以通過化學反應來改性，比如親電芳族。例如，活性炭已經硝化。這些-NO 2基團可恢復形成-NH 可用于酰胺偶聯反應，允許引入多種配體和/或官能團。我們有興趣探索一般領域，開發其他用于化學選擇性分離的活性炭化學改性方法。

　　氯甲基化聚苯乙烯是聚合物領域*常見的合成物之一，又稱Merrifield樹脂”。苯氯易于移動，促進肽、離子交換樹脂和催化劑載體的合成。Merrifield氯甲基化反應用于樹脂的初始合成ClCl 2 -O-CH 交聯聚苯乙烯SnCl 4催化反應，每克樹脂含量約1.89毫摩爾-CH 2 Cl 的產物。氯甲基化反應可以通過幾種方式進行，*常見的是甲醛，ZnCl 2和HCl處理芳烴。相應的芐醇是中間體，然后通過HCl將其轉化為苯基氯(如圖1所示)。交聯/聚合(即Ar-CH 2 -Ar)可與溶液中的自由移動底物競爭。然后通過HCl將其轉化為苯基氯(如圖1所示)。交聯/聚合(即Ar-CH 2 -Ar)可與溶液中的自由移動底物競爭。然后通過HCl將其轉化為苯基氯(如圖所示)。交聯/聚合(即Ar-CH 2 -Ar)可與溶液中的自由移動底物競爭。

　　納米多孔結構被公認為活性炭的剛性，其優異的化學和熱穩定性也是如此。我們有興趣將這種氯甲基化學應用于活性炭主鏈，以創造一種有用的合成子，可以很容易地修飾各種化學分離。對于我們的初步實驗，我們希望使用硫基功能來制造高表面積的支架，以便我們可以將其作為重金屬吸附劑研究的一部分。烷基鹵化物可以轉化為相應的硫醇有很多方法，但*廣泛使用的策略是用硫親核試劑（如硫代硫酸根陰離子、硫脲、硫代乙酸酯等）代替鹵化物，然后切割添加劑產生硫醇（見圖2）。本文總結了用共價錨定硫醇基團裝飾的新型納米多孔碳基吸附劑材料的合成，證明了其對重金屬分離的作用。

　　活性炭氯甲基化程序

　　選用金豐活性炭。確定材料的表面積和質量比為1483m 2 / g，孔體積為1.53cc / g。按原樣使用，目數為100。變體采用有機合成法。將三頸500mL圓底燒瓶配有大型磁性攪拌棒、橡膠隔斷、連接氣體歧管的短路冷凝器、兩個硅油鼓泡器和惰性氣體源，以及連接到罐內的無水HCl。首先，在燒瓶中加入10個.0g活性炭和0.50g(3.7mmol)*后加入250氯化鋅mL1:1混合濃鹽酸和乙酸。將混合物在27℃攪拌至所有氯化鋅溶解，然后在氬氣中將溫度降至0℃，并在此溫度下在冰浴中保溫3小時?；旌衔镌?℃之后，停止氬氣流并將HCl氣體劇烈鼓泡通過懸浮液加入38.0g(0.47摩爾)37%一次性加入甲醛。繼續HCl另外4小時，將溶液溫熱至27℃再攪拌6小時。在玻璃材料上收集氯甲基化活性炭，使用兩份100份mL洗凈水，加入三份100份mL的甲醇。將其破碎并轉移到開放的聚乙烯容器中。將粉末進一步加到50℃和0.25atm再干36小時。*后，干燥產品重11.75g。

　　氯甲基化材料的表面積為1310m 2 / g(與適度質量增加一致)，孔體積為1.30cc / g?？捉Y構無明顯變化，表明氯甲基化反應無阻礙或明顯降解孔結構。

　　該材料的元素分析顯示氯含量為5.21%，對應約1.46mmol / g。在鑒定-CH 2 Cl在基團新帶方面，氯甲基化物質FTIR分析不確定。發現活性炭氯甲基化進展順利。起始活性炭的比表面積為1483m 2 / g。氯甲基化產物的比表面積為1310m 2 / g。如果材料的絕對表面積保持不變，系統已經獲得了質量(每個替代部件)H  損失和-CH 2 Cl因此，表面積質量比將降低。

　　活性炭氯甲基化的優點

　　氯甲基化的活性炭很容易由便宜的材料制成。觀察到的氯甲基化水平與Merrifield原始合成中報道的樹脂水平相似。氯甲基化反應似乎對活性炭的表面積或孔結構沒有負面影響。芐基Cl提供易于獲得化學分離化學修飾的活性炭，易于被親核試劑替換。我們用這種方法制備了用硫醇基團裝飾的活性炭，并表明它可以用作重金屬吸附劑。氯甲基化活性炭被發現速度快、有效、容易Hg濃度降低到遠低于ppb通過強共價的水平和水平Hg-S鍵結合汞。氯甲基化活性炭Hg吸附動力學比目前使用的常規吸附劑(例如GT-73或含硫活性炭)觀察速度要快得多?；钚蕴抗羌転槁燃谆钚蕴课絼┨峁┝藘灝惖幕瘜W和熱穩定性，并在堿性條件下顯示出重金屬的親和力。氯甲基化活性炭用于氯甲基化Hg結合能力測量表明，相當多的硫醇基團在動力學上可能無法接近微孔。