一種尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂及其製備方法與流程
2023-09-18 01:39:05 2
本發明涉及離子交換樹脂
技術領域：
，尤其涉及一種尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂及其製備方法。
背景技術：
：離子交換樹脂是以吸附為特點，具有多孔立體結構，它是最近幾年高分子領域裡新發展起來的一種多孔性樹脂，對許多物質具有濃縮和分離作用。其不僅可利用一些物質能被樹脂吸附，其餘物質不能被樹脂吸附而達到分離目的，另外可利用各吸附質與樹脂間的親和力大小的不同，通過強吸附質對弱吸附質的頂替作用達到分離的目的，廣泛應用於對飲用水內雜質的去除，目前苯乙烯系離子交換樹脂由於粒徑可控性差，微球尺寸不均勻，吸附效率低，亟待解決。技術實現要素：本發明提出了一種尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂及其製備方法，尺寸均勻，吸附效率高，吸附容量高，可滿足對飲用水內雜質的吸附需求。本發明提出的一種尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂，其原料按重量份包括：苯乙烯100份，甲苯4-6份，二乙烯苯15-25份，偶氮二異丁腈1-2份，過氧化二苯甲醯2-4份，過硫酸銨6-10份，納米高嶺土1-2份，三乙烯四胺3-5份，高氯酸氧化澱粉複合物2-4份，聚乙烯醇2-4份，正己烷10-15份，鄰二甲苯10-15份，乙酸乙酯1-2份。優選地，高氯酸氧化澱粉複合物採用如下工藝製備：將甲醛水溶液、氨水混合攪拌均勻，加入尿素、高氯酸氧化澱粉，在回流過程中加入乙酸，繼續攪拌，氮氣保護下加入雙-n,n-(羥丙基磺基甜菜鹼基丙基)仲胺、氯仿混合攪拌均勻，攪拌狀態下滴加十二酸醯氯，升溫攪拌，用碳酸氫鈉調節體系ph值為8-8.6，繼續攪拌得到高氯酸氧化澱粉複合物。優選地，高氯酸氧化澱粉複合物採用如下工藝製備：按重量份將120-130份濃度為30-35％甲醛水溶液、1-2份氨水混合攪拌均勻，加入25-35份尿素、4-8份高氯酸氧化澱粉，在回流過程中加入2-4份乙酸，繼續攪拌，氮氣保護下加入1-1.6份雙-n,n-(羥丙基磺基甜菜鹼基丙基)仲胺、25-45份氯仿混合攪拌均勻，攪拌狀態下滴加2-4份十二酸醯氯，升溫攪拌，用碳酸氫鈉調節體系ph值為8-8.6，繼續攪拌得到高氯酸氧化澱粉複合物。優選地，高氯酸氧化澱粉複合物採用如下工藝製備：按重量份將120-130份濃度為30-35％甲醛水溶液、1-2份氨水混合攪拌均勻，加入25-35份尿素、4-8份高氯酸氧化澱粉，在溫度55-65℃回流過程中加入2-4份乙酸，繼續攪拌25-35min，氮氣保護下加入1-1.6份雙-n,n-(羥丙基磺基甜菜鹼基丙基)仲胺、25-45份氯仿混合攪拌均勻，攪拌狀態下滴加2-4份十二酸醯氯，在溫度20-25℃攪拌4-8h，用碳酸氫鈉調節體系ph值為8-8.6，繼續攪拌40-50min，得到高氯酸氧化澱粉複合物。本發明提出的上述尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂的製備方法，包括以下步驟：s1、將去離子水加熱至70-80℃，攪拌狀態下依次加入聚乙烯醇、納米高嶺土、三乙烯四胺、過硫酸銨、高氯酸氧化澱粉複合物攪拌均勻，得到第一預製料；s2、將苯乙烯、二乙烯苯、甲苯、過氧化二苯甲醯、偶氮二異丁腈混合攪拌均勻，得到第二預製料；s3、將正己烷、鄰二甲苯、乙酸乙酯混合攪拌均勻，得到第三預製料；s4、在攪拌狀態下，向第一預製料中加入第二預製料攪拌均勻，設置溫度80-90℃，加入第三預製料繼續攪拌，洗滌，乾燥，得到苯乙烯離子交換樹脂。優選地，s4的洗滌過程具體如下：首先用去離子水清洗，用甲苯浸泡，用四氫呋喃在室溫提取後濾幹，再用氫氧化鈉溶液浸提，用去離子水清洗，再用鹽酸溶液浸提，用離子水清洗。本發明製備的苯乙烯離子交換樹脂應用於飲用水內重金屬離子、醛類、磷酸鹽類物質的去除效果顯著，對雜質選擇選擇性高、容量大、去除率高。採用特定工藝製備的苯乙烯-二乙烯苯型大孔離子交換樹脂，併合理控制聚苯乙烯-二乙烯苯型大孔離子交換樹脂的交聯度，並在製備過程中加入特定的制孔劑，製得的樹脂比表面積極高，且孔徑均勻合適，吸附效率高，離子交換容量極高。而其中添加的高氯酸氧化澱粉複合物中，高氯酸氧化澱粉結構中由於部分葡萄糖c6羥基轉化為醛基，並與甲醛在氨水催化下形成半縮醛、縮醛，與尿素固化後形成交聯體型結構，比表面積極高，粘接強度好，但疏水性較高，而通過加入雙-n,n-(羥丙基磺基甜菜鹼基丙基)仲胺，並配合十二酸醯氯作用，引入的醯胺官能團使製品良好的增溶效果，並具備良好的生物降解性；高氯酸氧化澱粉複合物可有效促使納米高嶺土分散均勻，相互間分散均勻性極高，且內部已經具備適量吸附活性，與苯乙烯、二乙烯苯、甲苯在過氧化二苯甲醯配合下進行反應，並在正己烷、鄰二甲苯、乙酸乙酯和偶氮二異丁腈的配合下制孔，合成收率高，形成的微球顆粒極為均勻，吸附活性極高，吸附量大，且孔徑均勻合適，不僅具有較高的耐熱性、耐溶劑性、較好的力學強度、良好的表面反應活性，並可應付複雜的水質環境。具體實施方式下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。實施例1本發明提出的一種尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂，其原料按重量份包括：苯乙烯100份，甲苯4份，二乙烯苯25份，偶氮二異丁腈1份，過氧化二苯甲醯4份，過硫酸銨6份，納米高嶺土2份，三乙烯四胺3份，高氯酸氧化澱粉複合物4份，聚乙烯醇2份，正己烷15份，鄰二甲苯10份，乙酸乙酯2份。本發明提出的上述尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂的製備方法，包括以下步驟：s1、將去離子水加熱至70℃，攪拌狀態下依次加入聚乙烯醇、納米高嶺土、三乙烯四胺、過硫酸銨、高氯酸氧化澱粉複合物攪拌均勻，得到第一預製料；s2、將苯乙烯、二乙烯苯、甲苯、過氧化二苯甲醯、偶氮二異丁腈混合攪拌均勻，得到第二預製料；s3、將正己烷、鄰二甲苯、乙酸乙酯混合攪拌均勻，得到第三預製料；s4、在攪拌狀態下，向第一預製料中加入第二預製料攪拌均勻，設置溫度90℃，加入第三預製料繼續攪拌，洗滌，乾燥，得到苯乙烯離子交換樹脂。實施例2本發明提出的一種尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂，其原料按重量份包括：苯乙烯100份，甲苯6份，二乙烯苯15份，偶氮二異丁腈2份，過氧化二苯甲醯2份，過硫酸銨10份，納米高嶺土1份，三乙烯四胺5份，高氯酸氧化澱粉複合物2份，聚乙烯醇4份，正己烷10份，鄰二甲苯15份，乙酸乙酯1份。高氯酸氧化澱粉複合物採用如下工藝製備：將甲醛水溶液、氨水混合攪拌均勻，加入尿素、高氯酸氧化澱粉，在回流過程中加入乙酸，繼續攪拌，氮氣保護下加入雙-n,n-(羥丙基磺基甜菜鹼基丙基)仲胺、氯仿混合攪拌均勻，攪拌狀態下滴加十二酸醯氯，升溫攪拌，用碳酸氫鈉調節體系ph值為8-8.6，繼續攪拌得到高氯酸氧化澱粉複合物。本發明提出的上述尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂的製備方法，包括以下步驟：s1、將去離子水加熱至80℃，攪拌狀態下依次加入聚乙烯醇、納米高嶺土、三乙烯四胺、過硫酸銨、高氯酸氧化澱粉複合物攪拌均勻，得到第一預製料；s2、將苯乙烯、二乙烯苯、甲苯、過氧化二苯甲醯、偶氮二異丁腈混合攪拌均勻，得到第二預製料；s3、將正己烷、鄰二甲苯、乙酸乙酯混合攪拌均勻，得到第三預製料；s4、在攪拌狀態下，向第一預製料中加入第二預製料攪拌均勻，設置溫度80℃，加入第三預製料繼續攪拌，洗滌，乾燥，得到苯乙烯離子交換樹脂。其中s4的洗滌過程具體如下：首先用去離子水清洗，用甲苯浸泡，用四氫呋喃在室溫提取後濾幹，再用氫氧化鈉溶液浸提，用去離子水清洗，再用鹽酸溶液浸提，用離子水清洗。實施例3本發明提出的一種尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂，其原料按重量份包括：苯乙烯100份，甲苯4.5份，二乙烯苯22份，偶氮二異丁腈1.2份，過氧化二苯甲醯3.5份，過硫酸銨7份，納米高嶺土1.8份，三乙烯四胺3.5份，高氯酸氧化澱粉複合物3.5份，聚乙烯醇2.5份，正己烷14份，鄰二甲苯11份，乙酸乙酯1.6份。高氯酸氧化澱粉複合物採用如下工藝製備：按重量份將125份濃度為32％甲醛水溶液、1.5份氨水混合攪拌均勻，加入30份尿素、6份高氯酸氧化澱粉，在回流過程中加入3份乙酸，繼續攪拌，氮氣保護下加入1.3份雙-n,n-(羥丙基磺基甜菜鹼基丙基)仲胺、35份氯仿混合攪拌均勻，攪拌狀態下滴加3份十二酸醯氯，升溫攪拌，用碳酸氫鈉調節體系ph值為8-8.6，繼續攪拌得到高氯酸氧化澱粉複合物。實施例4本發明提出的一種尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂，其原料按重量份包括：苯乙烯100份，甲苯5.5份，二乙烯苯18份，偶氮二異丁腈1.8份，過氧化二苯甲醯2.5份，過硫酸銨9份，納米高嶺土1.2份，三乙烯四胺4.5份，高氯酸氧化澱粉複合物2.5份，聚乙烯醇3.5份，正己烷12份，鄰二甲苯13份，乙酸乙酯1.2份。高氯酸氧化澱粉複合物採用如下工藝製備：按重量份將120份濃度為35％甲醛水溶液、1份氨水混合攪拌均勻，加入35份尿素、4份高氯酸氧化澱粉，在溫度65℃回流過程中加入2份乙酸，繼續攪拌35min，氮氣保護下加入1份雙-n,n-(羥丙基磺基甜菜鹼基丙基)仲胺、45份氯仿混合攪拌均勻，攪拌狀態下滴加2份十二酸醯氯，在溫度25℃攪拌4h，用碳酸氫鈉調節體系ph值為8-8.6，繼續攪拌50min，得到高氯酸氧化澱粉複合物。實施例5本發明提出的一種尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂，其原料按重量份包括：苯乙烯100份，甲苯5份，二乙烯苯20份，偶氮二異丁腈1.5份，過氧化二苯甲醯3份，過硫酸銨8份，納米高嶺土1.5份，三乙烯四胺4份，高氯酸氧化澱粉複合物3份，聚乙烯醇3份，正己烷13份，鄰二甲苯12份，乙酸乙酯1.4份。高氯酸氧化澱粉複合物採用如下工藝製備：按重量份將130份濃度為30％甲醛水溶液、2份氨水混合攪拌均勻，加入25份尿素、8份高氯酸氧化澱粉，在溫度55℃回流過程中加入4份乙酸，繼續攪拌25min，氮氣保護下加入1.6份雙-n,n-(羥丙基磺基甜菜鹼基丙基)仲胺、25份氯仿混合攪拌均勻，攪拌狀態下滴加4份十二酸醯氯，在溫度20℃攪拌8h，用碳酸氫鈉調節體系ph值為8-8.6，繼續攪拌40min，得到高氯酸氧化澱粉複合物。實施例1-5所得尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂的粒徑為20-150nm，不僅可提純吸附醛類、磷酸鹽，而且可吸附重金屬離子物質，對許多金屬離子選擇性較高，且其孔隙率為54-57％，孔容為0.92-0.96ml/g，比表面積為1100-1400m2/g，全交換量為幹樹脂為4.15mmol/g、溼樹脂為1.46mmol/g。實施例5所述所得尺寸均勻苯乙烯系離子交換樹脂對飲用水內雜質吸附去除率如下所示：除雜項目去除率醛類71.03％磷酸鹽43.21％鋅26.14％銅40.82％鎳35.01％鋁37.36％鎂40.94％以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12