[發明專利]一種固載樹形分子的螯合樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201010301204.0
• 申請日: 2010-02-04
• 公開（公告）號: CN101824117B
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 劉耀馳;黃可龍;劉素琴;王春志;黃敬;劉美華;林經萍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C08F212/08
• 分類號: C08F212/08;C08F8/00;C08F8/32;C08F8/30;B01J20/26;C02F1/62;C02F1/28
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域：

本發明屬于高分子合成領域，具體涉及一種固載樹形分子的螯合樹脂及其制備方法。

技術背景：

電鍍廢水、電子工業廢水及有色金屬采選冶廢水等含有大量重金屬，這些含重金屬的廢 水對人類的生活環境造成了巨大的危害，降低廢水中重金屬的含量，減輕重金屬對環境的污 染具有重要的環境和經濟效益。含重金屬的廢水的傳統處理方法包括化學沉淀與混凝、離子 交換/吸附法、電化學法、氧化還原法、膜分離技術等。其中離子交換/吸附法主要采用合成 離子交換樹脂，由于樹脂的交聯聚合物骨架不溶于酸、堿、水和其他有機溶劑，分離方便， 被廣泛應用于富集、分離、回收金屬離子，尤其在低濃度重金屬回收與分離方面展示了其獨 特的優勢。但是，常規離子交換劑選擇性差，處理廢水時可靠性不高。在離子交換劑基礎上 發展起來的螯合樹脂(吸附劑)連接有能與金屬離子形成配位鍵的O、N、S、P、As等原子， 能從含有金屬離子的水溶液中有選擇地鰲合金屬離子，通過離子鍵和共價鍵形成多元環狀絡 合物，而在適當的條件下又能將絡合的金屬離子釋放出來。由于高分子內存在著靜電作用、 立體效應、協同作用、功能基的稀釋和濃縮等高分子效應，螯合樹脂對金屬離子的結合能力 更強、選擇性更高。螯合吸附劑在重金屬分離回收領域的研究相當活躍，但通過在聚合物上 引入少量功能基團而制得的螯合吸附劑，其親水性差、吸附容量小、吸附速度較慢。因此， 要獲得高性能的螯合吸附劑，還需增加吸附劑上功能基團的數量與親水性。

樹形分子/樹狀支化大分子(dendrimer/dendritic?macromolecules)是聚合物合 成科學上第一次不采用生物技術合成的結構精確的大分子，具有高度支化結構，分子結構包 括活性中心、重復結構單元和豐富的外層官能團。樹形分子上的重復單元稱為代( generation)，由于具有隨代數增長而呈幾何數增長的官能團、高度的幾何對稱性及分子內 部納米空腔，所以樹形分子易于吸附金屬及其離子。親水性樹形分子在金屬納米復合材料、 催化劑、膜材料及廢水處理等領域已展現出良好的應用前景。樹形分子上具眾多的配位原子 ，不管從統計學還是從協同效應方面，都可以成倍地放大其與金屬離子的結合能力、提高吸 附量。不足之處在于，樹形分子合成時需要原料大大過量，產物提純難、收率低，同時，其 良好的水溶性雖然對于水中金屬離子的吸附有利，但不利于吸附后的重復利用。

發明內容：

本發明的目的旨在提供新型螯合樹脂，可有效地提高樹脂的選擇性與吸附容量。本發明 的另一目的旨在提供上述螯合樹脂簡單方便的制備工藝。

制得的固載樹形分子的新型螯合樹脂具有如下結構：

其中：R為聚苯乙烯系大孔樹脂骨架；

N為氮原子；

A為碳原子數為2-6個的鏈烴基團，或含有4-10個碳原子且含有酰胺基(-CONH-) 的基團；

n代表樹形分子的代數，為2.0-9.0；

B、C為含有2-9個碳原子且含有-COOH(或-COONa)、-OH、N、P或As的功能基團，或者 為含有-NH₂；螯合樹脂制備時，根據需要，B、C可以相同，也可以不同。

聚苯乙烯系大孔樹脂為乙烯-二乙烯基苯樹脂或含烯酯的聚苯乙烯-二乙烯基苯樹脂， 其交聯度5-25％。

聚苯乙烯系大孔樹脂粒徑5～800目，孔道平均孔徑40~2500nm；乙烯-二乙烯基苯樹脂 中的氯含量5-20％；含烯酯的聚苯乙烯-二乙烯基苯樹脂中酯基含有1-3或6-9個碳原子，含量 為10-30％。

本發明以疏水聚苯乙烯系大孔樹脂作為骨架，通過預處理、多步樹形枝鏈合成反應即胺 化后，固載/錨合含酰胺或亞胺基團的親水性樹形分子，提高其吸附性能，利用樹形分子豐 富的末端基團，引入含有2-9個碳原子且-COOH(或-COONa)、-OH、N、P或As的功能基團提 高其對特定離子的選擇性，獲得高選擇性與吸附容量的新型螯合樹脂。