[發明專利]一種選擇性去除硝態氮的磁性微球樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201110327637.8
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102430433A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 李愛民;周揚;宋海歐;周慶;張滿成;雙陳冬
• 申請（專利權）人: 南京大學;南京大學鹽城環保技術與工程研究院
• 主分類號: B01J41/14
• 分類號: B01J41/14;B01J13/02;C02F1/42
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明公布了一種選擇性去除硝態氮的樹脂及其合成方法，更具體的說是一種內部包裹有磁性顆粒并同時對硝態氮具有優先吸附去除效果的丙烯酸系強堿陰離子交換樹脂及其制備方法。

背景技術

近年來，地表及地下水源的硝態氮污染問題已經被全世界所關注。人類的生活、工農業生產所排放的廢物，導致環境水體中硝態氮的濃度不斷升高，對人類的身體健康造成了威脅。對于傳統的陰離子交換樹脂來說，水體中自然存在且無毒害性的氯離子、硫酸根等陰離子會優先于硝酸根陰離子被樹脂吸附，降低了樹脂的使用效率。英國Purolite公司開發的A520E樹脂，美國陶氏公司開發的DOWEX?NSR-1等樹脂，均對硝酸根有選擇吸附性，然而這些樹脂均為粒徑在0.3~1.2mm，僅適用于傳統的固定床工藝。將磁性顆粒包裹到微球樹脂骨架中，得到不僅對硝態氮離子具有選擇吸附性，同時沉降性能良好的磁性微球樹脂，則適用于全混式接觸池工藝，降低了運行成本，操作簡單，并可與常規磁性樹脂混合使用。因此，具有對硝態氮選擇吸附性的磁性微球樹脂在飲用水凈化、地下水修復、城市生活污水深度處理等領域具有廣闊的應用前景。

目前，國內外均有關于磁性樹脂的專利出現，例如專利AU744706與專利CN?101781437?A，均為丙烯酸系強堿陰離子交換樹脂，吸附選擇性與傳統陰離子交換樹脂相同。開發對硝態氮具有選擇吸附性，同時具有磁性的微球樹脂，將是未來運用樹脂法解決硝態氮污染問題的關鍵。

傳統的陰離子交換樹脂例如D201、D301等，對水體中陰離子的吸附選擇性遵循以下順序????????????????????????????????????????????????>>。在用其進行硝酸鹽超標水體的凈化時，樹脂會優先吸附水體中常見的硫酸根離子和氯離子，使得樹脂對硝酸鹽的去除效率下降。針對此種情況，新近開發的商用樹脂A520E、DOWEX?NSR-1等的吸附選擇性為>>_，大大提高了樹脂對于硝酸鹽的去除效率，但由于粒徑較大（0.3~1.2mm），僅適用于傳統固定床工藝。專利AU744706中提到的MIEX^?磁性樹脂，具有較小的粒徑（150~180μm），體現出了較大的比表面積及優越的動力學性能。其良好的沉降性能，也使得MIEX^?適用于全混式接觸池工藝，降低了成本且操作簡單，但MIEX^?對陰離子的吸附選擇性順序為>>，對NO₃^—不具有優先吸附性，在處理硝酸鹽超標的水體時，效率較低。

發明內容

1.發明要解決的技術問題

針對現有的磁性樹脂對硝態氮的吸附缺乏選擇性的問題，本發明提供了一種選擇性去除硝態氮的磁性微球樹脂及其制備方法，通過本發明可以利用常見原料、常規操作方法實現磁性顆粒在樹脂骨架中均勻分布，得到具有較強磁性、同時對硝態氮陰離子具有選擇吸附性的磁性丙烯系強堿陰離子交換微球樹脂的。

2.技術方案

本發明通過使用丙烯酸系單體，與交聯劑、致孔劑、引發劑混合成油相，加入磁性顆粒，與油相混勻后在水相中進行懸浮聚合。聚合后的磁性白球與特種胺化試劑、烷基化試劑反應，形成季胺鹽，即得到目標樹脂。

一種選擇性去除硝態氮的磁性微球樹脂，其由丙烯酸系強堿陰離子交換樹脂骨架及包裹其中的磁性粒子構成，樹脂骨架的基本結構如下：

，其中B為含有季銨鹽的強堿性陰離子交換基團。

上述B基團為下列9種結構中的一種：

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其中，X為，或；n為0-20，m為1-20；R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆，R₇，R₈為烷基，而且R₁，R₂，R₃均為超過兩個碳原子的烷基鏈；樹脂粒徑為50~500μm，比飽和磁化強度為5~40emu/g，強堿交換容量為3.0~4.5mmol/g，弱堿交換容量為0.5~1.5mmol/g。