CN104530307A - 具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，属于高分子材料吸附树脂的制备及应用技术领域。其制备方法是：将聚乙烯醇溶解于氯化钠的水溶液中，构成水相；以丙烯酸酯和合碳碳双键的磺酸钠盐为单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，致孔剂和引发剂过氧化苯甲酰共同构成油相，将油相加入水相中保温反应得到树脂。丙烯酸酯与磺酸钠盐两种单体的碳碳双键摩尔比控制在4∶1-8∶1范围之内，油水体积比控制为1∶5，氯化钠占蒸馏水质量的5％，聚乙烯醇、乙二醇二甲基丙烯酸酯、致孔剂和过氧化苯甲酰分别占反应物总质量的3-5wt.％、4-6wt.％、40-60wt.％和2wt.％。本发明制备工艺简单，为该类吸附树脂处理苯酚废水打下了基础，具有一定的实际推广意义。
Description
技术领域
本发明涉及具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，属于高分子材料多孔吸附树脂的制备及应用技术领域。
背景技术
吸附树脂作为一种聚合物吸附剂从上个世纪60年代开发应用以来在不同领域得到了广泛应用，由于其具有较好的吸附选择性，使用寿命长，再生容易，在环境保护方面得到了广泛的应用。苯酚作为重要的化工原料，广泛应用于染料、农业、医药和军工等行业，同时在工业生产过程中也会产生大量的合苯酚有机污染物。当前处理这些有机污染物最有效的方法是采用吸附树脂进行吸附，已经商业化的丙烯酸酯类吸附树脂利用自身较大的比表面积和疏水性，根据相似相容的原理，能够较好地吸附有机环境中的合苯酚污染物。但苯酚不仅溶于有机溶剂，还能很好地溶于水环境中，在水中苯酚含量达到5-10mg/L时，会引起鱼类大量死亡；此外，它可以通过皮肤、黏膜的接触不经肝脏解毒直接进入血液循环，致使人体细胞造成损伤。由于现有的丙烯酸酯类多孔吸附树脂的亲水性较差，不能有效地与水溶液中的苯酚接触，导致其吸附效果不理想。合有碳碳双键的磺酸钠盐是一类水溶性较好的单体，在丙烯酸酯类吸附树脂中引入这种类型的单体，能够有效改善其亲水性，增强与水环境中苯酚的有效接触，提高对苯酚的处理效果。因此，本发明以丙烯酸酯和合碳碳双键磺酸钠盐为单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，合成了具有一定亲水性的吸附树脂，应用于苯酚废水的处理，这种组成、结构的聚合物吸附剂必定会丰富丙烯酸酯类吸附树脂的种类，增加其应用范围。
发明内容
要解决的技术问题
为了提高丙烯酸酯类吸附树脂的亲水性，增强其与水环境中苯酚的有效接触，提高该类树脂对苯酚的处理能力，本发明提出了具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备方法，并能够将其应用于苯酚废水的处理。
技术方案
具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特征在于：吸附树脂制备的具体步骤如下：
a)制备反应的水相：称取氯化钠和聚乙烯醇，量取蒸馏水，置于同一个烧杯中，充分搅拌溶解形成均匀的水溶液，得到反应的水相。
b)制备反应的油相：分别称取磺酸钠盐、致孔剂和引发剂过氧化苯甲酰置于同一烧杯中，充分搅拌混合均匀，得到1号溶液；分别量取丙烯酸酯单体和乙二醇二甲基丙烯酸酯置于另外的同一个烧杯中，充分搅拌混合均匀，得到2号溶液；将2号溶液转入滴液漏斗，再于30min内缓慢滴加到1号溶液中，最后充分搅拌混合均匀，得到反应的油相。
c)油相加入水相进行聚合反应：先把制备得到的水相置于70℃水浴中的三口反应瓶中，再加入制备得到的油相，调节搅拌速率，待油滴分散均匀且大小适中时升温至75℃，恒温搅拌回流反应4-5h，得到珠状悬浮物。
d)产物纯化：将反应体系降至室温，滤出树脂珠体，用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤树脂2-3次，除去树脂中的杂质和残留的致孔剂，然后将其置于真空干燥箱中恒温干燥6-8h，得到吸附树脂。
具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特征在于：所述的丙烯酸酯单体是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯的一种或几种的混合。
具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特征在于：所述的磺酸钠盐是对苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠的一种或几种的混合。
具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特征在于：所述的致孔剂是甲苯、正庚烷、乙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮、液体石蜡、环己烷和辛醇的一种或几种的混合。
具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特征在于：丙烯酸酯与磺酸钠盐两种单体的碳碳双键摩尔比控制在4∶1-8∶1范围之内，油水体积比控制为1∶5，氯化钠占蒸馏水质量的5％，聚乙烯醇、乙二醇二甲基丙烯酸酯、致孔剂和过氧化苯甲酰分别占反应物总质量的3-5wt.％、4-6wt.％、40-60wt.％和2wt.％。
具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特征在于：测定吸附平衡时间和吸附量，步骤如下：
a)将苯酚用蒸馏水溶解配制成浓度为1000-4000mg/L的水溶液；
b)准确称取0.1-0.3g制备的极性吸附树脂在蒸馏水中浸泡24h，抽去游离的水，得到含水的树脂，将湿树脂置于100ml的锥形瓶中，加入25ml的上述苯酚溶液，将锥形瓶置于水浴恒温振荡器中，在25℃下振荡，定时取样测定，至溶液浓度恒定，表示吸附达到平衡，记录平衡时间，计算平衡吸附量，溶液浓度采用紫外分光光度计进行测定。
有益效果
本发明的有益效果，以丙烯酸酯和合碳碳双键的磺酸钠盐为单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，采用一步法合成了具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂，增强了其与水环境中合苯酚污染物的有效接触，提高该类树脂对苯酚的处理能力。同时扩充了丙烯酸酯类吸附树脂的种类，也为该类吸附树脂在废水中处理水溶性的有机物打下了基础。
附图说明
图1为亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及处理苯酚废水应用的流程图。
具体实施方式
一种亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备，通过如下方式实现：
称取4.9g的氯化钠加入90ml的蒸馏水中使其充分溶解，然后将该水溶液置于三口反应瓶中，加入0.44g聚乙烯醇于上述三口反应瓶，放置于水浴锅中加热至70℃，并且开动搅拌，此体系为水相；将4.1g对苯乙烯磺酸钠，8ml正庚烷和0.148g过氧化苯甲酰充分混合后加入三口反应瓶，调节搅拌速率，将10.0g甲基丙烯酸甲酯和0.74g乙二醇二甲基丙烯酸酯的混合液逐滴加入(30min完成)，待油滴分散均匀且大小适中，升温至75℃，恒温反应4h；将反应体系降至室温，滤出树脂珠体，用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤树脂3次，除去树脂中的杂质和残留的致孔剂，然后将其置于真空干燥箱中恒温干燥8h，得到亲水性的吸附树脂。
本发明的吸附树脂处理苯酚废水，具体应用如下：
将苯酚用蒸馏水溶解配制成浓度为1000mg/L的水溶液；准确称取0.2g制备的极性吸附树脂在蒸馏水中浸泡24h，抽去游离的水，得到含水的树脂，将湿树脂置于100ml的锥形瓶中，加入25ml的上述苯酚溶液，将锥形瓶置于水浴恒温振荡器中，在25℃下振荡，定时取样测定，至溶液浓度恒定，达到吸附平衡的时间为4h，平衡吸附量为17.9mg/g。
Claims (5)
1.具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特征在于：吸附树脂制备的具体步骤如下：
a)制备反应的水相：称取氯化钠和聚乙烯醇，量取蒸馏水，置于同一个烧杯中，充分搅拌溶解形成均匀的水溶液，得到反应的水相。
b)制备反应的油相：分别称取磺酸钠盐、致孔剂和引发剂过氧化苯甲酰置于同一烧杯中，充分搅拌混合均匀，得到1号溶液；分别量取丙烯酸酯单体和乙二醇二甲基丙烯酸酯置于另外的同一个烧杯中，充分搅拌混合均匀，得到2号溶液；将2号溶液转入滴液漏斗，再于30min内缓慢滴加到1号溶液中，最后充分搅拌混合均匀，得到反应的油相。
c)油相加入水相进行聚合反应：先把制备得到的水相置于70℃水浴中的三口反应瓶中，再加入制备得到的油相，调节搅拌速率，待油滴分散均匀且大小适中时升温至75℃，恒温搅拌回流反应4-5h，得到珠状悬浮物。
d)产物纯化：将反应体系降至室温，滤出树脂珠体，用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤树脂2-3次，除去树脂中的杂质和残留的致孔剂，然后将其置于真空干燥箱中恒温干燥6-8h，得到吸附树脂。
2.一种如权力要求1所述的具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特征在于：所述的丙烯酸酯类是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯的一种或几种的混合。
3.一种如权力要求1所述的具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特征在于：所述的磺酸钠盐类是对苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基病磺酸钠的一种或几种的混合。
4.一种如权力要求1所述的具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特征在于：所述的致孔剂是甲苯、正庚烷、乙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮、液体石蜡、环己烷和辛醇的一种或几种的混合。
5.一种如权力要求1所述的具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特征在于：丙烯酸酯与磺酸钠盐单体中碳碳双键的摩尔比控制在4∶1-8∶1，油水体积比控制为1∶5，氯化钠占蒸馏水质量的5％，聚乙烯醇、乙二醇二甲基丙烯酸酯、致孔剂和过氧化苯甲酰分别占反应物总质量的3-5wt.％、4-6wt.％、40-60wt.％和2wt.％。
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