一種含吡啶基團中極性骨架吸附樹脂及其製備方法
2023-09-20 15:09:00 2
專利名稱：一種含吡啶基團中極性骨架吸附樹脂及其製備方法
技術領域：
本發明涉及高分子吸附樹脂及其製備方法技術領域，更具體地說，涉及一種含吡啶基團中極性骨架吸附樹脂及其製備方法。
背景技術：
含弱鹼基團的苯乙烯骨架吸附樹脂，具有離子交換和吸附的雙重功能，其對有機化工廢水中的極性有機物具有很好的吸附能力，有不少文獻都進行了相關的應用研究報導(王海玲，楊小燕，朱兆連，劉福強，宋燕.化工環保，2012，3:237-241 ;程秀梅，陳金龍，劉福強，葛俊傑，王學江·離子交換與吸附，2004，20(5):445-451 ;B.C. Pan, Q. X. Zhang, F. ff.Meng, X. T. Li, X. Zhang, J. Z. Zheng, ff. M. Zhang, B. J. Pan, J. L. Chen, Environ.Sc1. Technol. , 2005,39 (9) :3308 - 3313 ；B. C. Pan, Y. Xiong, A. M. Li, J. L. Chen,Q. X. Zhang, X. Y. Jin, Reactive and Functional Polymers, 2002, 53 (2-3) : 63-72 ；Y. Sun, J. L. Chen, A. M. Li, F. Q. Liu, Q. X. Zhang, Reactive and FunctionalPolymers, 2005，64(2) :63-73)。中國專利ZL01134143. 2公開了該種樹脂的製備方法，通過控制低交聯度的氯甲基化大孔苯乙烯樹脂後交聯反應過程中的殘餘氯含量，然後用二甲胺進行胺化製得。該合成需要四步完成1)、低交聯度大孔聚苯乙烯基礎樹脂合成；2)、低交聯度大孔聚苯乙烯樹脂的氯甲基化；3)、低交聯度大孔聚苯乙烯樹脂後交聯反應；4)、對上步樹脂中間體的胺化。通過這種方法製得的樹脂往往含有較高比重的微孔，平均孔徑小於2nm。在應用研究工作中發現，該樹脂處理的廢水如含有較大分子的汙染物(如，腐植酸)，其脫附性能欠佳。一方面是由於其較高含量的微孔，在吸附過程中產生了堵塞；另一方面是苯乙烯系樹脂的疏水骨架，往往和有機汙染物的疏水部分有很強的極性匹配或疏水作用，從而導致吸附飽和後的樹脂不容易被脫附，或者說是樹脂被汙染，影響樹脂實際使用壽命。國內專利CN 101690885 A公開了一種4_乙烯吡啶吸附樹脂的製備方法，並進行了相關應用的研究(W. H. Tao, A. M. Li, C. Long, H. M. Qian, D. J. Xu, J. Chen, J.Hazard. Mater. 2011, 175: 111-116)。發現含吡啶基團的該樹脂能夠在鹽含量高、酸鹼性較強的廢水中選擇性去除有機物(如，間苯二甲酸-5-磺酸)，但是該樹脂骨架的極性及樹脂的再生性能都需要進一步改善。
發明內容
1.發明要解決的技術問題
本發明針對含弱鹼基團的吸附樹脂在一些廢水治理應用中難再生，以及樹脂合成步驟繁多的缺陷，提供了一種含吡啶基團中極性骨架吸附樹脂及其製備方法，本發明的製備方法步驟簡單，只要一步懸浮聚合，且所合成的樹脂保持了高吸附量的同時，還具有良好的脫附性能，此外，吡啶作為弱鹼基團其穩定性顯著高於傳統的二甲胺胺化所得的叔胺基。2.技術方案
為達到上述目的，本發明提供的技術方案為本發明的一種含吡啶基團中極性骨架吸附樹脂，其結構單元如下:
權利要求
1.一種含吡啶基團中極性骨架吸附樹脂，其特徵在於其結構單元如下:
2.根據權利要求1所述的一種含吡啶基團中極性骨架吸附樹脂，其特徵在於樹脂的粒徑為0.3-0.85mm,含水率為55_70%，弱鹼交換容量為1.0-4.0mmoI/g,比表面積為200-750m2/g，平均孔徑為 3_12nm。
3.一種含吡啶基團中極性骨架吸附樹脂的製備方法，其步驟為: I)常溫下，將分散劑和NaCl溶解於水中，配成水相，其中分散劑和NaCl的質量百分比濃度分別為0.5-1%和5-10% ； 2)有機相由乙烯吡啶、交聯劑、致孔劑、調節劑、引發劑組成，其中乙烯吡啶和交聯劑組成反應物，兩者的質量比為:1:8-4:5 ;致孔劑和反應物的質量比為:1:2-4:1 ;調節劑和反應物的質量比為:0-1:10 ;引發劑和反應物的質量比為:1:150-1:50，將上述有機相混合均勻，至引發劑完全溶解； 3)將水相倒入反應器中，再將有機相倒入反應器中，水相和有機相的體積比為1:2-2:1 ;通入氮氣吹掃反應器5-10分鐘，吹掃結束後關閉氮氣並開始攪拌，攪拌速度為100-250 rpm,使有機相在 水相中分散成300-900 μ m的油珠，升溫至40_55°C，反應2_6小時後升溫至60-75°C，反應4-8小時，再繼續升溫至80-95°C，反應5_15小時，冷卻後，經過後處理即得含吡啶基團中極性骨架吸附樹脂。
4.根據權利要求3所述的一種含吡啶基團中極性骨架吸附樹脂的製備方法，其特徵在於步驟I)中所述分散劑為甲基羥丙基纖維素、甲基纖維素、明膠、聚乙烯醇或羥乙基纖維素中的一種或幾種的混合物。
5.根據權利要求4所述的一種含吡啶基團中極性骨架吸附樹脂的製備方法，其特徵在於步驟2)中所述的乙烯吡啶是2-乙烯吡啶；步驟2)中所述的交聯劑為甲基丙烯酸烯丙酯、雙甲基丙烯酸二乙二醇酯、三聚異氰酸烯丙酯或衣康酸烯丙酯中的一種或兩種的混合物；步驟2)中所述的致孔劑為甲苯、二氯乙烷、二甲苯、異丁醇、異戊醇、庚醇或環己醇中的一種；步驟2)中所述的調節劑為二乙烯基苯、二乙二醇二甲醚、戊硫醇或油酸中的一種或幾種的混合物；步驟2)中所述的引發劑為過氧化苯甲醯、偶氮二異丁腈或偶氮二異丁酸二甲酯中的一種。
6.根據權利要求4或5所述的一種含吡啶基團中極性骨架吸附樹脂的製備方法，其特徵在於步驟3)中所述後處理是指用水蒸氣蒸餾去除並回用致孔劑。
全文摘要
本發明公開了一種含吡啶基團中極性骨架吸附樹脂及其製備方法，屬於高分子吸附樹脂技術領域。本發明的樹脂粒徑為0.3-0.85mm，含水率為55-70%，弱鹼交換容量為1.0-4.0mmol/g，比表面積為200-750m2/g，平均孔徑為3-12nm。其製備步驟為1)將分散劑和NaCl溶解於水中，配成水相；2)乙烯吡啶、交聯劑、致孔劑、調節劑、引發劑組成有機相；3)將水相和有機相先後加入反應器中，通入氮氣去除反應器中的氧氣，攪拌至有機相在水相中分散為合適粒徑後升溫反應，然後冷卻至室溫，蒸出致孔劑，洗滌並烘乾即得。本發明的樹脂對中極性和極性有機物有很好的去除效果，可用於相關廢水的治理；且該樹脂的合成步驟簡單，單體轉化率高。
文檔編號B01J20/30GK103071469SQ201310046350
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月6日 優先權日2013年2月6日
發明者蔡建國, 呂路, 張煒銘, 潘丙才, 趙昕, 林原, 蘇雙喜 申請人:江蘇南大金山環保科技有限公司