CN106268982A - 一种纳米碳纤维复合聚苯乙烯多元共聚阳离子交换树脂的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米碳纤维复合聚苯乙烯多元共聚阳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阳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，尤其对重金属污染物吸附性能好，适用于重金属废水的处理。

Description

一种纳米碳纤维复合聚苯乙烯多元共聚阳离子交换树脂的生 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，尤其涉及一种纳米碳纤维复合聚苯乙烯多元共聚阳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、交换容量高的纳米碳纤维复合聚苯乙烯多元共聚阳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：

一种纳米碳纤维复合聚苯乙烯多元共聚阳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：甲基椰油酰基牛磺酸钠0.3-0.5，聚乙二醇0.5-1，二丙二醇二甲醚0.5-1，聚山梨酯-80 0.1-0.2，氨基磺酸0.3-0.5，壳聚糖0.1-0.15，水80-100，所述水相的制备过程先将聚山梨酯-80、氨基磺酸和甲基椰油酰基牛磺酸钠加入水中搅拌10-15min，然后加入其余原料60-80℃搅拌溶解完全，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，液体石蜡2-4，纳米碳纤维0.5-1，太古油0.5-1，乙二醇酚醚0.3-0.5，所述油相的制备过程是先将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、太古油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重量比1:1-1:1.5与二氯乙烷混合浸泡10-15min，然后加入90-95%的浓硫酸80-85℃搅拌反应6-8h，所述的浓硫酸与复合树脂微球的重量比为6:1-8:1，蒸馏回收二氯乙烷后再加入40-50%的硫酸溶液25-35℃搅拌1-2h，所述的硫酸溶液与复合树脂微球的重量比为4:1-5:1，倒去酸液并反复洗涤后即得纳米碳纤维复合聚苯乙烯多元共聚阳离子交换树脂。

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、油相助剂的选择与纳米碳纤维的复合增效作用，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阳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，尤其对重金属污染物吸附性能好，适用于重金属废水的处理。

具体实施方式

一种纳米碳纤维复合聚苯乙烯多元共聚阳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：甲基椰油酰基牛磺酸钠0.3，聚乙二醇0.5，二丙二醇二甲醚0.5，聚山梨酯-80 0.1，氨基磺酸0.3，壳聚糖0.1，水80，所述水相的制备过程先将聚山梨酯-80、氨基磺酸和甲基椰油酰基牛磺酸钠加入水中搅拌10min，然后加入其余原料60℃搅拌溶解完全，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，液体石蜡2，纳米碳纤维0.5，太古油0.5，乙二醇酚醚0.3，所述油相的制备过程是先将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、太古油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重量比1:1与二氯乙烷混合浸泡10min，然后加入90%的浓硫酸80℃搅拌反应6h，所述的浓硫酸与复合树脂微球的重量比为6:1，蒸馏回收二氯乙烷后再加入40%的硫酸溶液25℃搅拌1h，所述的硫酸溶液与复合树脂微球的重量比为4:1，倒去酸液并反复洗涤后即得纳米碳纤维复合聚苯乙烯多元共聚阳离子交换树脂。

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%；

使用该树脂处理Pb²⁺初始浓度为1.5mmol/L、pH＝5.0的模拟污水，树脂用量为0.3g/L时，30℃静态吸附时间为8hr，去除率为98.9%。

将树脂置于95℃恒温水浴中保温48h，交换容量损失率≤3%。

Claims (1)

1.一种纳米碳纤维复合聚苯乙烯多元共聚阳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：甲基椰油酰基牛磺酸钠0.3-0.5，聚乙二醇0.5-1，二丙二醇二甲醚0.5-1，聚山梨酯-80 0.1-0.2，氨基磺酸0.3-0.5，壳聚糖0.1-0.15，水80-100，所述水相的制备过程先将聚山梨酯-80、氨基磺酸和甲基椰油酰基牛磺酸钠加入水中搅拌10-15min，然后加入其余原料60-80℃搅拌溶解完全，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，液体石蜡2-4，纳米碳纤维0.5-1，太古油0.5-1，乙二醇酚醚0.3-0.5，所述油相的制备过程是先将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、太古油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重量比1:1-1:1.5与二氯乙烷混合浸泡10-15min，然后加入90-95%的浓硫酸80-85℃搅拌反应6-8h，所述的浓硫酸与复合树脂微球的重量比为6:1-8:1，蒸馏回收二氯乙烷后再加入40-50%的硫酸溶液25-35℃搅拌1-2h，所述的硫酸溶液与复合树脂微球的重量比为4:1-5:1，倒去酸液并反复洗涤后即得纳米碳纤维复合聚苯乙烯多元共聚阳离子交换树脂。