CN104744614B - 一种石煤提钒树脂的制备方法 - Google Patents

一种石煤提钒树脂的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种石煤提钒树脂的制备方法,采用氯甲基化聚苯乙烯与全氟仲胺和多乙烯多胺同时进行胺化反应。具备高功能基含量,吸附量高,使用寿命长。本发明采用有机胺和全氟芳香二胺同时作为胺化剂,氟元素同时具有疏水疏油性,使胺化剂与氯球之间相容性得到改善,提高了胺化反应的效率,使全氟芳香二胺与含钒阴离子的络合力增强,提高了吸附能力。含氟基团的引入,使树脂骨架耐腐蚀性增强,球体表面受到保护,从而延长了使用寿命,扩大了该树脂的应用范围。

Description

一种石煤提钒树脂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种阴离子交换树脂的制备方法,特别是一种石煤提钒树脂的制备方法。
背景技术
我国含钒石煤主要分布于南方诸省,总储量丰富,赋存的钒估计超过世界其它国家钒的总储量。此外,美国、俄罗斯等国也有一些同类资源。含钒石煤中钒品位为0.3%~1.0%,钒以变价形态赋存,其矿物组成复杂,分离和提取困难。先采用焙烧、酸浸、碱浸等工艺将含钒固废中的钒转化成水溶性的含钒离子,如VO3-(因溶液pH值不同离子也不同),再根据物料的不同采用不同的离子交换剂(如717树脂),并调整溶液pH值,在离子交换柱上发生吸附反应.
此时由于VO3-对717树脂的亲和力大于杂质离子对树脂的亲和力,所以能除去磷、铁、铝、硅等杂质。上述吸附于离子交换柱上的钒可以用NaCl溶液洗脱,反应为:R-N(CH3)3VO3-+Cl-→VO3-+R-N(CH3)3Cl。经吸附,钒被固定于离子交换柱上,并实现了杂质分离。再经脱附,钒转入洗脱液中,后再用铵盐沉淀法沉钒、制偏钒酸铵,再煅烧得V2O5。此法在国外起步较早,但直到1991年,加拿大Fort McMurray公司才建立离子交换厂提钒。我国20世纪70年代初进行了一系列离子交换提钒的试验,到90年代初,用717离子交换树脂法对石煤提钒工艺已在湖北通城、丹江口等地应用于生产。目前,离子交换法也成功地用于废钒催化剂的提钒。该法优点是流程短、原材料消耗少、污染环境小、沉钒母液可循环利用、回收率可高达98%、产品的纯度高。缺点是离子交换树脂具有选择性,操作条件苛刻。
CN 102161757 A提供了一种提钒专用树脂及其制备方法,制备方法包括下列步骤:(1)将有机胺与钒化合物混合反应,得到钒酸根离子与有机胺螯合的浆状物;(2)将所述的浆状物与交联剂混合反应,得到预交联的浓浆;(3)将预交联的浓浆和交联剂加入油相反应,然后收集其中的凝胶树脂珠;(4)将凝胶树脂珠用洗脱剂洗脱,得到提钒专用树脂。本发明为一种高功能基含量的多胺缩聚型离子交换树脂,钒吸附量高,不需要频繁再生,运行成本低。运用本发明的提钒专用树脂,有助于进行清洁生产,从而逐步取代提钒行业目前的高污染开采方法
目前提钒工业上常用的离子交换树脂为D201,D301,D290等传统的聚苯乙烯为基体的阴离子交换树脂,而当前采用离子交换树脂提钒的实际吸附量仍然偏低,实际应用中一般低于90mg/g;树脂在使用过程中很容易就达到饱和吸附量,需要反复再生、频繁更新,导致提钒总成本较高。采用有机胺与钒化合物参与聚合反应的方式,会影响到聚合的均匀性,造成长期使用后树脂强度降低,影响了在工业装置中的使用效果。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种石煤提钒树脂的制备方法。
一种石煤提钒树脂的制备方法,采用氯甲基化聚苯乙烯与全氟仲胺和多乙烯多胺同时进行胺化反应。具备高功能基含量,吸附量高,使用寿命长。
一种石煤提钒树脂的制备方法,包括以下步骤:
氯甲基化聚苯乙烯球体溶胀于2-5倍(重量比)有机胺中,优化为3倍(重量比),加入氯甲基化聚苯乙烯球体百分之10-50(wt%)的全氟芳香二胺;于50℃-100℃(优化为80℃)搅拌反应10-20h,(优化为15h),反应结束,制得一种石煤提钒树脂。
氯甲基化聚苯乙烯球体可使用市售产品,如安徽三星树脂科技有限公司生产的氯球。
有机胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺中的一种以上。优选为二乙烯三胺.
全氟芳香二胺系列,包括:四氟间苯二胺、四氟对苯二胺、4,4-八氟联苯二胺。优选为四氟间苯二胺、四氟对苯二胺。
本发明的有益效果:
1)本发明采用有机胺和全氟芳香二胺同时作为胺化剂,氟元素同时具有疏水疏油性,使胺化剂与氯球之间相容性得到改善,提高了胺化反应的效率,使全氟芳香二胺与含钒阴离子的络合力增强,提高了吸附能力。
2)含氟基团的引入,使树脂骨架耐腐蚀性增强,球体表面受到保护,从而延长了使用寿命,扩大了该树脂的应用范围。
具体实施方式
以下实施例仅仅是进一步说明本发明,并不是限制本发明保护的范围。
氯甲基化聚苯乙烯球体可使用市售产品,如安徽三星树脂科技有限公司生产的氯球。
实施例1
在500L反应釜中加入100Kg氯甲基化聚苯乙烯球体,溶胀于300Kg二乙烯三胺中,加入30Kg的四氟间苯二胺;于80℃搅拌反应15h,反应结束,制得产品,所得产品编号为SX-1。
实施例2
在500L反应釜中加入100Kg氯甲基化聚苯乙烯球体,溶胀于500Kg二乙烯三胺中,加入50Kg的四氟间苯二胺;于100℃搅拌反应10h,反应结束,制得产品,所得产品编号为SX-2。
实施例3
在500L反应釜中加入100Kg氯甲基化聚苯乙烯球体,溶胀于200Kg二乙烯三胺中,加入10Kg的四氟间苯二胺;于50℃搅拌反应20h,反应结束,制得产品,所得产品编号为SX-3。
实施例4
全氟芳香二胺选用四氟对苯二胺,其它同实施例1。所得产品编号为SX-4。
实施例5
全氟芳香二胺选用四氟对苯二胺,其它同实施例2。所得产品编号为SX-5。
实施例6
全氟芳香二胺选用四氟对苯二胺,其它同实施例3。所得产品编号为SX-6。
实施例7
有机胺选用四乙烯五胺,其它同实施例1。所得产品编号为SX-7
实施例8
全氟芳香二胺选用4,4-八氟联苯二胺,其它同实施例1。所得产品编号为SX-8
对比例1
不加入全氟芳香二胺,其它同实施例1。所得产品编号为SX-9
用傅里叶变换红外光谱仪,溴化钾压片对所合成的各树脂做红外光谱分析。由反应产物的红外光谱可知:SX1-SX8在1370cm-1附近出现C-N伸缩振动吸收峰,在1640cm-1附近出现N-H对称振动吸收峰,说明在聚苯乙烯树脂的骨架中引入了多胺基团;SX1-SX9图谱中有1180cm-1附近的伸缩振动峰,为C-F基团,所以本专利产品骨架中存在有机胺基团和全氟二胺基团。
实施例9
在φ50*800mm阴离子树脂柱中放入实施例中样品200mm,含钒溶液4g/L,由交换拄顶流入。柱底流出,钒酸根离子与交换树脂上的氯离子进行宜换,树脂上的氯离子转入流出液中。树脂吸咐适量钒后,当V2O5浓度下降到0.5g/L左右时停止进液,检测树脂吸附量.
产品编号 树脂吸附量mg/g
SX-1 230
SX-2 156
SX-3 210
SX-4 279
SX-5 134
SX-6 224
SX-7 211
SX-8 99

Claims (2)

1.一种石煤提钒树脂的制备方法,包括以下步骤:
氯甲基化聚苯乙烯球体溶胀于2-5倍重量有机胺中,加入氯甲基化聚苯乙烯球体百分之10-50wt%的四氟间苯二胺或四氟对苯二胺或4,4’-八氟联苯二胺,于50℃-100℃搅拌反应10-20h,反应结束,制得一种石煤提钒树脂。
2.根据权利要求1所述的一种石煤提钒树脂的制备方法,其特征在于,所述有机胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺中的一种以上。
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