[發明專利]一種二環己胺修飾的離子交換樹脂及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201510340912.8
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN104945550A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 孫越;左鵬;羅軍芬;尹德強;羅加騰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C08F212/08
• 分類號: C08F212/08;C08F212/36;C08F8/24;C08F8/32;C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

技術領域

本發明涉及一種離子交換樹脂及其制備方法，具體地說，是指一種二環己胺修飾的離子交換樹脂及其制備方法與應用。

背景技術

芳香磺酸類化合物是制藥、染料和皮革等工業生產中的重要中間體。由于其生產過程一般采用磺化工藝，其生產廢水常為酸性，且含有高濃度硫酸鹽。目前處理此類廢水的方法主要有生物法、高級氧化法、萃取法、吸附法等，由于芳香族磺酸化合物是可生化降解性較差的一類化合物，采用生物法一般需要培養特殊的專用菌，且效果欠佳；而采用高級氧化法強化了傳統氧化法的處理效果，有助于提高有機物的降解效率，但所需的氧化劑或催化劑往往價格較貴，導致處理成本較高；萃取法可從廢水中回收原料或中間體，但萃取法不可避免地存在因萃取劑的溶解和夾帶而流失到水相的現象，容易造成二次污染。樹脂吸附法具有操作簡單、固液分離容易、在廢水中不引入新的污染物、易于實現工業化等特點，近年來，已被成功應用于有機廢水處理領域。由于芳香磺酸類化合物可電離為有機陰離子，可采用陰離子交換樹脂吸附。但由于實際廢水中往往含有高濃度的硫酸鹽，硫酸根離子的競爭作用導致現有離子交換樹脂對芳香磺酸的吸附性能急劇下降，導致采用離子交換樹脂處理芳香磺酸類化合物廢水的應用受到限制。

發明內容

本發明的目的是提供一種二環己胺修飾的離子交換樹脂及其制備方法與應用，通過本發明可以合成具有二環己胺功能基團，能夠從含有高濃度硫酸鹽廢水中選擇性吸附分離芳香磺酸類化合物的離子交換樹脂。

本發明采用的技術方案：一種二環己胺修飾的離子交換樹脂，其基本結構單元如下：

從其結構單元可以看出，其功能基團為二環己胺基團：

所述的二環己胺修飾的離子交換樹脂，其弱堿交換容量為1.29～2.94mmol/g。

一種制備上述的二環己胺修飾的離子交換樹脂的方法，先采用懸浮聚合法制備交聯度為4～12％的大孔苯乙烯-二乙烯苯共聚物即樹脂白球，再經氯甲基化反應得到樹脂氯球，再利用惰性有機溶劑將樹脂氯球充分溶脹，在常溫下，滴加入二環己胺，升溫至50～80℃，攪拌反應4～12h，可得二環己胺修飾的離子交換樹脂。

作為優選，所述惰性有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺。

作為優選，所述二環己胺的用量為樹脂氯球質量的2～8倍。

一種上述二環己胺修飾的離子交換樹脂的應用，所述離子交換樹脂應用于芳香磺酸廢水吸附處理中，所述的芳香磺酸廢水為含有高濃度共存競爭性硫酸根離子的廢水。

本發明提供的一種二環己胺修飾的離子交換樹脂具有制備簡單、成本較低等特點；利用二環己胺功能基上的兩個環己烷基團有效增強樹脂的疏水性，并利用其獨特的空間構型實現對樹脂功能基團的切割電荷效應而減弱樹脂對硫酸根的親和性，從而有效提高其對含有高濃度硫酸鹽的廢水中芳香磺酸類化合物的吸附選擇性。

有益效果：本發明提供的離子交換樹脂能有效降低廢水中共存硫酸根的競爭效應，提高其對含有高濃度硫酸鹽的廢水中芳香磺酸類化合物的吸附選擇性，吸附效果明顯好于商品化離子交換樹脂，可廣泛應用于芳香磺酸廢水的處理與資源回收。本發明采用二環己胺修飾得到的含二環己胺基團的離子交換樹脂，易于合成，性能穩定，成本較低，具有廣闊的應用前景。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的說明：

一種二環己胺修飾的離子交換樹脂，其基本結構單元如下：

從其結構單元可以看出，其功能基團為二環己胺基團：

二環己胺修飾的離子交換樹脂功能基上的兩個環己烷基團有效增強樹脂的疏水性，并利用其獨特的空間構型實現對樹脂功能基團的切割電荷效應而減弱樹脂對硫酸根的親和性，從而有效提高其對含有高濃度硫酸鹽的廢水中芳香磺酸類化合物的吸附選擇性。

所述的二環己胺修飾的離子交換樹脂，其弱堿交換容量為1.29～2.94mmol/g。

一種二環己胺修飾的離子交換樹脂的制備方法，先采用懸浮聚合法制備交聯度為4～12％的大孔苯乙烯-二乙烯苯共聚物即樹脂白球，再經氯甲基化反應得到樹脂氯球，將樹脂氯球溶脹于N,N-二甲基甲酰胺中，在常溫下，滴加入二環己胺，升溫至50～80℃，攪拌反應，可得二環己胺修飾的離子交換樹脂。加入二環己胺試劑用量為樹脂氯球質量的2～8倍，反應時間為4～12h，通過控制樹脂氯球的氯含量、二環己胺試劑用量以及反應時間，可制得系列二環己胺修飾的離子交換樹脂。