[發明專利]一種高比表面積磁性陰離子交換樹脂及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310264731.2
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103272654A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 周慶;王夢喬;雙陳冬;張滿成;李文濤;徐子瀟;江野立;解天禹;金晶;孫佳;李愛民
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J41/14
• 分類號: B01J41/14;B01J41/08;C08F212/36;C08F220/14;C08F8/32;C08F8/44;C08J3/24;C08J9/28;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

本發明屬于陰離子交換樹脂及其制備技術領域，具體地說，涉及一種高比表面積磁性陰離子交換樹脂及其制備方法和應用，更具體地說，涉及一種內部含有磁性顆粒的高比表面積陰離子交換樹脂及其制備方法。

背景技術

磁性樹脂因其吸附容量大、吸附速率快、易分離、操作簡單等優點得到了廣泛的應用。目前，商業化的磁性樹脂以丙烯酸系陰離子交換樹脂居多，如US590.0146、CN101781437A等公開的磁性樹脂材料，這類材料具有較高的交換容量，通過離子交換作用對水體中溶解性有機污染物，尤其是消毒副產物前驅體以及硝酸根、硫酸根、磷酸根、砷酸根等多種陰離子具有良好的分離和去除效果。

但是，這種磁性材料主要依靠離子交換作用，其比表面積較低，例如，中國專利公開號CN101781437A中公開了一種磁性丙烯酸系強堿陰離子交換微球樹脂及其制備方法，其所提到的磁性陰離子樹脂，比表面積在10m²/g以下（C.D.Shuang,P.H.Li,A.M.Li,Q.Zhou,M.C.Zhang,Y.Zhou,Water?Research,2012,46,4420.；C.D.Shuang,F.Pan,Q.Zhou,A.M.Li,P.H.Li,Industrial&Engineering?Chemistry?Research2012,51,4382.），其對水體中的非極性物質很難有效進行去除，其在對富含非極性有機物的廢水如化工廢水的處置過程中，無法滿足處理的要求。

針對化工廢水和生化尾水中富含極性與非極性有機物的特征，不僅需要依靠離子交換作用去除極性有機物，還需要通過豐富的孔道與高比表面積來吸附去除非極性有機物。因此，改變磁性陰離子樹脂的制備工藝，調整合成過程中單體的用量，研究得到具備一定離子交換容量與較高比表面積的新型材料，進而達到對水體中極性與非極性有機物同時高效去除，具有重要的意義。

發明內容

1、要解決的問題

針對現有磁性陰離子交換樹脂比表面積較低，對水體中非極性有機物去除效果差的缺點，本發明提供了一種高比表面積磁性陰離子交換樹脂及其制備方法，合成出既具有較高磁性、又具有高比表面積，同時具有離子交換作用的高比表面積磁性陰離子交換樹脂。

2、技術方案

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種高比表面積磁性陰離子交換樹脂，其骨架由二乙烯苯和丙烯酸甲酯構成，其基本結構如下，

該樹脂骨架內部含有磁性顆粒，其中基團A為以下四種基團中的一種

進一步地，其比表面積為500～1000m²/g，樹脂粒徑為50～400μm，比飽和磁化強度為2～10emu/g，交換容量為0.5～2.5mmol/g。

一種高比表面積磁性陰離子交換樹脂的制備方法，其步驟為：

(a)配備水相，水相中加入占水相質量百分比為1%～4%的明膠和占水相質量比為5～20%的NaCl；

(b)配備油相，油相由反應物單體和致孔劑甲苯構成，反應物單體與甲苯的質量比1：0.5～2，反應物單體由丙烯酸甲酯和二乙烯苯構成，質量比為1:1～9；

(c)向油相中加入等于油相質量的0.5%～3%的過氧化苯甲酰作引發劑，攪拌使其充分溶解；

(d)向油相中加入粒徑為0.1～1μm的Fe₃O₄磁性顆粒，Fe₃O₄的添加量等于油相質量的5～25%，將含有過氧化苯甲酰和Fe₃O₄的油相加入到水相中，油相與水相的質量比為1:4～9，加入時進行攪拌，攪拌速度為100～400rpm，溫度控制在60～80℃，反應2～8小時后于85～95℃下保溫6～15小時；

(e)將步驟(d)得到的樹脂冷卻后用去離子水洗滌濾干，用丙酮在索氏抽提器中抽提8小時，真空干燥；

(f)將上一步驟中得到的樹脂用1,2-二氯乙烷溶脹6～9小時，加入樹脂質量20～60%的氯化鐵在30～80℃反應9～12小時，冷卻后將樹脂離心分離，分別用去離子水、丙酮洗滌，風干后，真空干燥；

(g)將上一步驟中得到的樹脂用1～8倍樹脂質量的N,N-二甲基丙二胺在100～200℃下胺化8～30小時；

(h)將上一步驟中得到的樹脂在堿性溶液中通入1～20倍樹脂質量的氯甲烷，于20～110℃下反應2～30小時；