[發明專利]一種高機械強度磁性強堿陰離子交換樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201711147966.8
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107754867B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 雙陳冬;張光;李愛民;葉婷;王正
• 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: B01J41/08
• 分類號: B01J41/08;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/42
• 代理公司: 南京思拓知識產權代理事務所(普通合伙) 32288
• 代理人: 苗建

本發明公開了一種高機械強度磁性強堿陰離子交換樹脂及其制備方法，屬于樹脂材料領域。其制備方法為:將傳統強堿陰離子交換樹脂加入到三價鐵鹽和二價鐵鹽的混合溶液中，吸附有鐵鹽的樹脂再與氨水混合，從而使樹脂結構中含有四氧化三鐵納米粒子。然后，將含有四氧化三鐵納米粒子的樹脂加入到溶解有硅烷偶聯劑的醇溶液中進行反應，使得樹脂表面含有致密的二氧化硅包裹層，得到了一種高機械強度的磁性強堿陰離子交換樹脂。合成后的磁性樹脂機械強度顯著提高，磨后圓球率可達95％以上，且具有較強的磁性、較高的濕真密度和沉降速率，以及較大的強堿陰離子交換容量。此外，該樹脂還具有一定的耐酸性，可廣泛用于水和廢水中陰離子污染物的去除。

技術領域

本發明涉及一種磁性強堿陰離子交換樹脂及其制備方法，更具體地說是一種表面含有二氧化硅包裹層的高機械強度磁性強堿陰離子交換樹脂及其制備方法，屬于樹脂材料領域。

背景技術

目前，離子交換樹脂因其處理容量大、去除率高、操作簡單、處理水質好、可再生循環使用等優點被廣泛應用于水處理領域中。傳統丙烯酸系強堿陰離子交換樹脂因其親水性能力較強，對弱酸性有機物具有較高的交換能力和交換容量，解析有機物能力較強，被有機物污染的程度較低。而且大孔型丙烯酸系強堿陰離子交換樹脂對大分子有機物腐殖酸和富里酸的吸附效果比大孔型苯乙烯系離子交換樹脂有更加優越的性能，更容易洗脫。如Amberlite IRA-958樹脂被廣泛應用于離子態物質、有機物含量較高的工業廢水、城市生活污水的深度處理中。國內學者相應開發了具有磁性的丙烯酸系離子交換樹脂材料，如專利CN101781437A公開的磁性丙烯酸系強堿陰離子交換微球樹脂和專利CN101948554A公開的磁性丙烯酸系弱酸陽離子交換微球樹脂。專利CN1699447A所公開的方法使用了含有胺基的穩定劑實現了Fe₃O₄粒子在油相中進行分散，其缺陷在于穩定劑與單體中的活性基團發生反應，最終導致交換容量偏低。也有專利CN1233534A所公開的方法使用了氨水作為沉淀劑，用化學沉淀法制備出納米級實心磁性離子交換樹脂球,制備形成的納米級樹脂微球，雖然具有一定的磁性，但是在實際應用的過程中，納米級樹脂在水中容易形成膠體，很難實現真正的分離，規模化實際工程應用很難。

但是，這些丙烯酸系強堿陰離子交換樹脂，無論是傳統的顆粒樹脂還是磁性粉末樹脂，采用傳統的丙烯酸酯或丙烯酸縮水甘油酯作為單體，其機械強度較差。而且，對于磁性樹脂，還存在磁性材料脫落的問題。如專利CN1699447A使用絡合劑制備的磁性陰離子交換樹脂，在實際使用的過程中，表面磁性材料容易脫落，使水體造成二次污染。同時會在水處理過程中造成材料流失，水質惡化，成本增加。這些缺陷限制了磁性樹脂材料的進一步開發和應用。

綜上，如何制備具有良好的結構穩定性和機械強度的磁性離子交換樹脂仍然是一個亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是在現有技術的基礎上，提供一種高機械強度磁性強堿陰離子交換樹脂，該樹脂為強堿陰離子交換樹脂顆粒，在所述樹脂顆粒中含有含鐵磁性粒子，在所述樹脂顆粒的表面包覆有二氧化硅包裹層。

本發明的另一目的是提供一種上述高機械強度磁性強堿陰離子交換樹脂的制備方法。

本發明的技術方案如下：

一種高機械強度磁性強堿陰離子交換樹脂，該樹脂為強堿陰離子交換樹脂顆粒，在所述樹脂顆粒中含有含鐵磁性粒子，在所述樹脂顆粒的表面包覆有二氧化硅包裹層。

進一步的，所述強堿陰離子交換樹脂顆粒為丙烯酸系強堿陰離子交換樹脂顆粒，所述含鐵磁性粒子為四氧化三鐵納米粒子或三氧化二鐵納米粒子。

本發明所述的高機械強度磁性強堿陰離子交換樹脂，它由以下步驟的方法制備而成：

(1)配制含三價鐵鹽和二價鐵鹽的鐵鹽溶液，將強堿陰離子交換樹脂加入所述鐵鹽

溶液中，混合均勻；