CN106243264A - 一种纳米钇铝石榴石纤维复合聚苯乙烯多元共聚离子交换树脂的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米钇铝石榴石纤维复合聚苯乙烯多元共聚离子交换树脂的生产方法，该方法的具体步骤包括水相、油相的制备，复合树脂微球的制备和离子交换树脂的合成，其中树脂微球骨架由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三甲氧基硅烷交联而成。本发明的聚苯乙烯多元共聚离子交换树脂既具有良好的耐高温、耐化学稳定性，适用范围广，同时机械强度高，孔径均匀性好，离子交换容量高，尤其对有机污染物吸附性能好，适用于有机废水的处理。

Description

一种纳米钇铝石榴石纤维复合聚苯乙烯多元共聚离子交换树 脂的生产方法

技术领域

本发明涉及一种离子交换树脂的生产方法，尤其涉及一种纳米钇铝石榴石纤维复合聚苯乙烯多元共聚离子交换树脂的生产方法。

背景技术

离子交换树脂是一类重要的吸附分离材料，结构上属于多孔性海绵状固体高分子物质，每个树脂颗粒都由交联的具有三维空间立体结构的网络骨架构成，在骨架上连接许多可以活动的功能基。其不溶于一般的酸碱溶液及有机溶剂，可以用于水处理、食品制药、石油化工以及环境保护等各种领域，在现代工业中发挥着越来越重要的作用。

目前，应用最普遍的离子交换树脂是聚苯乙烯骨架的树脂，它具有原料易得、价格便宜的优点，工业化成本低。然而该类树脂的热稳定性低，受使用温度影响较大，限制了其应用范围，并且化学稳定性较差，机械强度不好，尤其是抗压性能较差，这也影响了其使用寿命，因此提高其综合性能十分必要。CN201310172597引入了长链柔性单体甲基丙烯酸十八酯与苯乙烯共聚，从而提高离子交换树脂微球的抗压强度，然而这种方法仅能提升聚苯乙烯树脂的抗压性能，无法全面改善其均一性、热稳定性、化学稳定性等综合性能，难以满足当前对更高质量离子交换树脂的需求，应用范围有限。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种热稳定性好、机械强度高、孔径分布均匀、交换容量高的纳米钇铝石榴石纤维复合聚苯乙烯多元共聚离子交换树脂的生产方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纳米钇铝石榴石纤维复合聚苯乙烯多元共聚离子交换树脂的生产方法法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：

（1）水相的制备，所述的水相由下述重量份的原料制得：油基羟乙基咪唑啉0.3-0.5，聚乙二醇0.5-1，聚山梨酯-80 0.1-0.2，咪唑烷基脲0.3-0.5，N，N-二甲基甘氨酸0.5-1，水80-100，所述水相的制备过程是将油基羟乙基咪唑啉、聚山梨酯-80加入水中搅拌分散5-10min，然后加入其余原料混合溶解均匀，即得水相；

（2）油相的制备，所述的油相由下述重量份的原料制得：苯乙烯40-60，二乙烯苯5-10，过氧化苯甲酰0.5-1，甲基丙烯酸甲酯3-5，乙烯基三甲氧基硅烷3-5，聚甘油蓖麻醇酯0.5-1，纳米钇铝石榴石纤维0.5-1，液体石蜡2-4，所述油相的制备过程是先将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三甲氧基硅烷混合并于40-60℃搅拌0.5-1h，然后加入其余原料混合均匀，即得油相；

（3）复合树脂微球的制备，将步骤（2）中的油相缓慢倒入步骤（1）中的水相中，先于65-75℃搅拌反应1-2h，然后升温至85-95℃，先搅拌反应2-4h，然后保温反应4-6h，反应结束后将得到的反应产物经过抽滤、洗涤、干燥，即得复合树脂微球，所述油相与水相的重量比为1:6-1:8；

（4）离子交换树脂的合成，将（3）中的复合树脂微球按体积比1:1-1:2与浓度为40-60%氯甲醚混合均匀后加入氯化锌，氯化锌与复合树脂微球的重量比为1:10-1:15，搅拌反应2-4h后取出固体物反复洗涤数次得氯球，然后将氯球按体积比1:2-1:3加入80-90%的乙醇溶液中溶胀过夜，再加入三乙烯四胺，三乙烯四胺与氯球的体积比为1.5:1-2:1，搅拌反应3-5h，将得到的固体物用蒸馏水洗至中性，即得纳米钇铝石榴石纤维复合聚苯乙烯多元共聚离子交换树脂。

本发明的优点是：

本发明一方面利用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三甲氧基硅烷进行交联共聚制备树脂微球骨架，提升离子交换树脂的耐热性、抗压性和稳定性，一方面通过水相、油相助剂的选择与复配增效作用，改善离子交换树脂的均一性，并提高离子交换容量，使制得的聚苯乙烯多元共聚离子交换树脂既具有良好的耐高温、耐化学稳定性，适用范围广，同时机械强度高，孔径均匀性好，离子交换容量高，尤其对有机污染物吸附性能好，适用于有机废水的处理。

具体实施方式

一种纳米钇铝石榴石纤维复合聚苯乙烯多元共聚离子交换树脂的生产方法，方法包括以下具体步骤：

（1）水相的制备，所述的水相由下述重量份的原料制得：油基羟乙基咪唑啉0.3，聚乙二醇0.5，聚山梨酯-80 0.1，咪唑烷基脲0.3，N，N-二甲基甘氨酸0.5，水80，所述水相的制备过程是将油基羟乙基咪唑啉、聚山梨酯-80加入水中搅拌分散5min，然后加入其余原料混合溶解均匀，即得水相；

（2）油相的制备，所述的油相由下述重量份的原料制得：苯乙烯40，二乙烯苯5，过氧化苯甲酰0.5，甲基丙烯酸甲酯3，乙烯基三甲氧基硅烷3，聚甘油蓖麻醇酯0.5，纳米钇铝石榴石纤维0.5，液体石蜡2，所述油相的制备过程是先将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三甲氧基硅烷混合并于40℃搅拌0.5h，然后加入其余原料混合均匀，即得油相；

（3）复合树脂微球的制备，将步骤（2）中的油相缓慢倒入步骤（1）中的水相中，先于65℃搅拌反应1h，然后升温至85℃，先搅拌反应2h，然后保温反应4h，反应结束后将得到的反应产物经过抽滤、洗涤、干燥，即得复合树脂微球，所述油相与水相的重量比为1:6；

（4）离子交换树脂的合成，将（3）中的复合树脂微球按体积比1:1与浓度为40%氯甲醚混合均匀后加入氯化锌，氯化锌与复合树脂微球的重量比为1:10，搅拌反应2h后取出固体物反复洗涤数次得氯球，然后将氯球按体积比1:2加入80%的乙醇溶液中溶胀过夜，再加入三乙烯四胺，三乙烯四胺与氯球的体积比为1.5:1，搅拌反应3h，将得到的固体物用蒸馏水洗至中性，即得纳米钇铝石榴石纤维复合聚苯乙烯多元共聚离子交换树脂。

上述制得的离子交换树脂性能测试结果如下：

磨后圆球率：≥95%；

在pH=7、25℃条件下用0.5g树脂对100mL初始COD浓度为50mg/L的污水进行静态吸附试验，2h后测得水中剩余COD的浓度为4.5mg/L；

将树脂置于95℃恒温水浴中保温48h，交换容量损失率≤3%。

Claims (1)

1.一种纳米钇铝石榴石纤维复合聚苯乙烯多元共聚离子交换树脂的生产方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：

（1）水相的制备，所述的水相由下述重量份的原料制得：油基羟乙基咪唑啉0.3-0.5，聚乙二醇0.5-1，聚山梨酯-80 0.1-0.2，咪唑烷基脲0.3-0.5，N，N-二甲基甘氨酸0.5-1，水80-100，所述水相的制备过程是将油基羟乙基咪唑啉、聚山梨酯-80加入水中搅拌分散5-10min，然后加入其余原料混合溶解均匀，即得水相；

（2）油相的制备，所述的油相由下述重量份的原料制得：苯乙烯40-60，二乙烯苯5-10，过氧化苯甲酰0.5-1，甲基丙烯酸甲酯3-5，乙烯基三甲氧基硅烷3-5，聚甘油蓖麻醇酯0.5-1，纳米钇铝石榴石纤维0.5-1，液体石蜡2-4，所述油相的制备过程是先将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三甲氧基硅烷混合并于40-60℃搅拌0.5-1h，然后加入其余原料混合均匀，即得油相；

（3）复合树脂微球的制备，将步骤（2）中的油相缓慢倒入步骤（1）中的水相中，先于65-75℃搅拌反应1-2h，然后升温至85-95℃，先搅拌反应2-4h，然后保温反应4-6h，反应结束后将得到的反应产物经过抽滤、洗涤、干燥，即得复合树脂微球，所述油相与水相的重量比为1:6-1:8；

（4）离子交换树脂的合成，将（3）中的复合树脂微球按体积比1:1-1:2与浓度为40-60%氯甲醚混合均匀后加入氯化锌，氯化锌与复合树脂微球的重量比为1:10-1:15，搅拌反应2-4h后取出固体物反复洗涤数次得氯球，然后将氯球按体积比1:2-1:3加入80-90%的乙醇溶液中溶胀过夜，再加入三乙烯四胺，三乙烯四胺与氯球的体积比为1.5:1-2:1，搅拌反应3-5h，将得到的固体物用蒸馏水洗至中性，即得纳米钇铝石榴石纤维复合聚苯乙烯多元共聚离子交换树脂。