CN103819589A - 水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂 - Google Patents

水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂，是以价廉易得、化学稳定性好、易于功能化的弱碱性交联聚苯乙烯树离子交换脂球为树脂母体，通过与5-氯甲基水杨醛的季铵盐化反应，在交联聚苯乙烯树脂球的表面引入一个季铵阳离子和水杨醛基，而后又经氧化剂的氧化反应制得的。

Description

水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂
技术领域
本发明涉及一种水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂，特别涉及交联聚苯乙烯负载季铵阳离子和水杨酸的螯合离子交换树脂，可应用于各种水系过渡金属离子、重金属离子或稀土金属离子的分离、富集和回收，属于功能高分子材料领域。 
技术背景
螯合离子交换树脂是由树脂母体和螯合功能基以化学键相结合的一类功能高分子材料。所述树脂母体包括纤维素、聚苯乙烯或聚丙烯酸酯等。所述螯合功能基包括含有O、N、S或P原子的的酸、醇、酚或氨基等。所述螯合功能基能从含有金属离子的水溶液中有选择性螯合诸如Ag+、Pd2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Fe3+、Ni2+、Co2+、Cu2+或RE3+等过渡金属离子、重金属离子或稀土金属离子，通过配位键及共价键形成多元环状络合物，在适当的条件下又能将所螯合的金属离子释放出来。由于螯合离子交换树脂的骨架均为T型结构，不溶于酸、碱、水和其他有机溶剂，因此分离十分方便，日渐被应用于富集、分离、分析、回收重金属离子，达到净化工业生活污水，并回收金属离子的目的。 
小分子水杨酸含有酚羟基和芳酸单元，是一类化学稳定极高的芳酸配体，极易与过渡金属离子、重金属离子或稀土金属离子形成稳定的配合物，所以50年来，许多学者一直不断地试图采用多种方法将水杨酸分子连接到高分子树脂上，制得具有选择性的螯合离子吸附材料，现已公开的水杨酸型螯合离子交换树脂由下述结构式(1)～(8)所示： 
Figure BSA0000101888500000011
但是以上所述水杨酸型离子螯合树脂大都是处于实验研究，没有投入实际应用，原因是所研究的螯合离子交换树脂存在制备工艺复杂，离子交换性能不稳定、原材料成本高等缺点。 
鉴于现有材料技术存在的问题和人们的期盼，本发明提供一种水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂，其是以价廉易得、化学稳定性好、现已商品化的交联聚苯乙烯弱碱性离子交换树脂球为树脂母体，通过与5-氯甲基水杨醛的季铵盐化反应，在交联聚苯乙烯树脂球的表面引入一个季铵阳离子和水杨醛基，而后又经氧化剂的氧化反应而制得。 
本发明的有益效果是①本发明所使用的原料是弱碱性交联聚苯乙烯离子交换树脂球和氧化剂均为工业商品。②本发明所述的水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂表面既含有水杨酸单元，又含有季铵阳离子，具有对过渡金属离子、重金属离子或稀土金属离子的选择性螯合吸附特性，也可进行阴离子交换。③本发明所述的水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂饱和吸附金属离子的时间短。④本发明所述的水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂制备工艺简单，再生方便。 
发明内容
本发明提供一种水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂，其特征在于是通过如下步骤制得的： 
步骤一、将干燥后的弱碱性交联聚苯乙烯离子交换树脂球分散在有机溶剂中，室温下搅拌溶胀20～48小时后，再加入质量百分数为2～25％的5-氯甲基水杨醛溶液，控温20～100℃，继续搅拌反应2～20小时，滤出树脂球，经有机溶剂洗涤、干燥后，制得季铵阳离子修饰的水杨醛型交联聚苯乙烯树脂球。 
所述的有机溶剂选自丙酮、丁酮、乙酸乙酯、四氢呋喃、1，4-二氧六环、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、氯仿或氯苯中的一种。 
步骤二、将步骤一所制得的季铵阳离子修饰的水杨醛型交联聚苯乙烯树脂球分散在质量百分数为2～25％的氧化剂水溶液中，控温-10～25℃，搅拌反应6～12小时，从氧化剂水溶液中过滤出树脂球，使用水洗涤过滤所得的树脂球，干燥后，制得水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂球。 
所述的氧化剂选自次氯酸钠、重铬酸钠、重铬酸钾、高锰酸钾或高锰酸钠中的一种。 
附图说明
图1弱碱性交联聚苯乙烯离子交换树脂化学结构示意图。 
图2季铵阳离子修饰的水杨醛型交联聚苯乙烯树脂化学结构示意图。 
图3水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂化学结构示意图。 
具体实施例
下面实施例对本发明提供的水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂及其制备方法进一步说明，其目的在于更好地理解本发明的内容。 
实施例水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂的制备和特性及应用 
步骤一、将干燥后的粒径为0.22～0.45毫米、交联度为2.7、含氮量为5.8％的交联聚苯乙烯弱碱性离子交换树脂球10克分散在50毫升四氢呋喃中，室温溶胀24小时，加入50毫升质量百分数为15％的5-氯甲基水杨醛四氢呋喃溶液，控温25～50℃，反应6小时后，从5-氯甲基水杨醛四氢呋喃溶液中滤出树脂球，使用四氢呋喃洗涤过滤所得的树脂球，干燥后，制得11.87克季铵阳离子修饰的水杨醛型交联聚苯乙烯树脂球。 
步骤二、将步骤一所制得的季铵阳离子修饰的水杨醛型交联聚苯乙烯树脂球分散在100毫升质量百分数为2.5％的次氯酸钠水溶液中，控温0～5℃，搅拌反应10小时，从次氯酸钠水溶液中过滤出树脂球，使用水洗涤滤出的树脂球，干燥后，制得12.03克水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂球。 
将步骤二所制得的水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂球浸渍在100毫升质量百分数为10％氯化锌水溶液中，30分钟后滤出树脂球，使用20毫升摩尔浓度为2.5mol/L的盐酸淋洗所述树脂球，经氢焰原子吸收光谱分析和计算得出水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂对锌离子的吸附量为73.22mg/g(相当于1.1mmol/g)。 

Claims (1)

1.一种水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂，其特征在于是通过如下步骤制得的：
步骤一、将干燥后的弱碱性交联聚苯乙烯离子交换树脂球分散在有机溶剂中，室温下搅拌溶胀20～48小时后，再加入质量百分数为2～25％的5-氯甲基水杨醛溶液，控温20～100℃，继续搅拌反应2～20小时，滤出树脂球，经有机溶剂洗涤、干燥后，制得季铵阳离子修饰的水杨醛型交联聚苯乙烯树脂球；
所述的有机溶剂选自丙酮、丁酮、乙酸乙酯、四氢呋喃、1，4-二氧六环、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、氯仿或氯苯中的一种；
步骤二、将步骤一所制得的季铵阳离子修饰的水杨醛型交联聚苯乙烯树脂球分散在质量百分数为2～25％的氧化剂水溶液中，控温-10～25℃，搅拌反应6～12小时，从氧化剂水溶液中过滤出树脂球，使用水洗涤过滤所得的树脂球，干燥后，制得水杨酸型聚苯乙烯螯合离子交换树脂球；
所述的氧化剂选自次氯酸钠、重铬酸钠、重铬酸钾、高锰酸钾或高锰酸钠中的一种。
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