[發(fā)明專利]螯合吸附材料的輻射合成方法

無效

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• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102872840A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設計）人: 趙龍;李月生;張光學;杜紀富;黃亞瓊;孫紹發(fā)
• 申請（專利權）人: 湖北科技學院
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62;C08J7/12;C08J7/18;C08L23/06
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司 42215
• 代理人: 鄒仁椿

技術領域

本發(fā)明涉及一種高分子吸附樹脂的制備方法，尤其是針對水中有害2價、3價態(tài)金屬陽離子的螯合吸附材料的輻射合成方法。

背景技術

水中有害金屬離子去除是處理各種工業(yè)廢水的重要課題；而一部分金屬離子還需要作為有用資源進行回收再利用。對于低濃度金屬離子的回收，多采用聚苯乙烯交聯體構成樹脂骨架的離子交換樹脂或螯合樹脂。此類樹脂材料具有化學穩(wěn)定性好，機械強度高等優(yōu)點，但同時也存在很多問題：如基材為疏水性高分子材料的交聯體，影響其與吸附對象親和性，并由于吸附基團主要存在于樹脂內部，金屬離子在樹脂球的擴散速度慢，影響其吸附和解吸速度；又由于上述樹脂材料價格昂貴，在處理低濃度金屬廢液時、吸附能力有限，使用這些樹脂材料會造成回收成本提高。針對上述問題，迫切需要研發(fā)一種能克服上述缺陷，對水中金屬離子可進行快速高效吸附的新型螯合吸附樹脂。

提高吸附速度的主要思路就是盡量將吸附官能團集中在吸附材料表面，盡量縮短吸附對象在吸附材料中的擴散過程。按照這個要求，在對樹脂結構設計上，利用接枝法在特定基材表面上導入吸附官能團的方法已經被用于制備各種吸附分離材料之中，此種方法有利于在材料表面導入高密度的吸附基團，合成的材料特別適合于低濃度環(huán)境下對金屬元素進行高速吸附；電離輻射接枝技術作為一種材料改性的重要手段已被廣泛采用，用于合成各種吸附材料。與其他的接枝方法相比，輻射接枝技術具有對基材和單體的種類可任意選擇，對基材形狀不限制，在接枝產物中不殘留催化劑等優(yōu)點，特別是電子束輻射預輻射接枝法，可將基材的輻射過程和單體接枝反應過程分開，反應過程中不容易產生均聚物，反應效率高，可控性強，適合在材料表面高密度導入特定的官能團。

經檢索，國內尚未有與本發(fā)明相同的專利申請。

發(fā)明內容

針對上述所述，本發(fā)明提供一種采用電離輻射乳化接枝聚合法制備針對水中有害2價、3價態(tài)金屬陽離子的螯合吸附材料的輻射合成方法，及采用此合成方法制備的快速高效的螯合吸附樹脂。

本發(fā)明的技術方案是：該螯合吸附材料的輻射合成方法包括一種采用電離輻射乳化接枝聚合法制備針對水中有害2價、3價態(tài)金屬陽離子的螯合吸附材料的輻射合成方法，及采用此合成方法制備的快速高效吸附的螯合吸附樹脂；所述的一種采用電離輻射乳化接枝聚合法制備針對水中有害2價、3價態(tài)金屬陽離子的螯合吸附材料的輻射合成方法包括以下三個步驟：先采用電離輻射技術輻射高分子基材使其產生活性自由基的輻射接枝——將高分子基材封入含氮氣的PE袋內，在低溫下進行輻射，使其產生可用于接枝反應的活性自由基；接著將輻射后產生活性自由基的高分子基材和甲基丙烯酸縮水甘油酯中間單體進行接枝聚合反應——將輻射后產生活性自由基的高分子基材投入到提前調制好的、吹入氮氣含有單體水系乳化溶液中，加熱進行接枝反應，反應后清洗均聚物，獲得接枝GMA單體的吸附材料的前驅體；再將上述接枝GMA中間高分子材料，通過比較溫和的環(huán)氧基開環(huán)反應導入包括亞氨基二乙酸基、磷酸基團在內的一系列易和水中2價，3價態(tài)金屬陽離子形成螯合體的螯合功能基團，反應溫度為50-80℃，反應后固液分離，清洗便得到螯合吸附樹脂材料。

所述的高分子基材形狀是平均直徑為30-800???????????????????????????????????????????????規(guī)則與不規(guī)則的球狀微粒，也可以是直徑為5-200、長度為100-10000的微纖維狀。

所述的電離輻射是由伽馬射線，電子射線，X射線產生的電離射線輻射，輻射劑量為10-250kGy。

所述的高分子基材和甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）等中間單體進行接枝聚合反應是在界面活性劑使它們在水系中形成穩(wěn)定的乳化體系中進行，乳液接枝聚合反應溫度為50-80℃、乳液接枝聚合反應時間為10-120min。

所述的中間單體的接枝率為100%以上，吸附功能基團的密度為1.0mmol/g以上。

所述的螯合功能基團包括亞氨基二乙酸基、磷酸基團在內的一系列易和水中金屬離子形成螯合結構的化合物。

所述的穩(wěn)定的乳化體系中，接枝單體所占的比例是全體重量的30%-80%，界面活性劑所占的比例是全體重量的3%-10%。

采用該螯合吸附材料的輻射合成方法可制備得到用于吸附水中2價、3價態(tài)金屬陽離子的快速高效螯合吸附樹脂。

本發(fā)明的有益效果是：