[發(fā)明專利]一種偕胺肟基吡啶螯合樹脂及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810884098.X
• 申請日: 2018-08-06
• 公開（公告）號: CN108976325B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張小朋;史載鋒;王麗麗;張大帥;祁曉煒
• 申請（專利權(quán)）人: 海南師范大學(xué)
• 主分類號: C08F8/32
• 分類號: C08F8/32;C08F8/24;C08F212/08;C08F212/36;C08F2/18;B01J20/26
• 代理公司: 南京中律知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32341
• 代理人: 李建芳

本發(fā)明公開了一種偕胺肟基吡啶螯合樹脂及其制備方法，偕胺肟基吡啶螯合樹脂的結(jié)構(gòu)單元如下：本發(fā)明偕胺肟基吡啶螯合樹脂制備簡單、成本低廉、對不同重金屬水體的可適性強；肟基含有氧原子，能與軟金屬離子發(fā)生有效地鍵合，此外吡啶氮原子不易發(fā)生質(zhì)子化，且與重金屬離子可形成反饋π鍵，因此在酸度較高時仍然對重金屬離子具有較大的去除能力；可應(yīng)用于復(fù)雜水體中重金屬的去除以及環(huán)境分析中交界重金屬與軟金屬的分離與預(yù)富集等領(lǐng)域，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種偕胺肟基吡啶螯合樹脂及其制備方法，屬于改性樹脂領(lǐng)域。

背景技術(shù)

重金屬污染已經(jīng)成為威脅人類發(fā)展的重大環(huán)境問題，而重金屬廢水又是對環(huán)境污染最嚴(yán)重和對人類危害最大的工業(yè)廢水，重金屬不能被微生物降解為無害物，因此需要對其進行有效的去除。

工業(yè)廢水中的重金屬離子通常與無機鹽、有機質(zhì)等共存于酸性環(huán)境中，堿(土)金屬離子和氫離子的存在會對吸附位點產(chǎn)生強烈的競爭效應(yīng)而嚴(yán)重削弱重金屬離子去除效率，常規(guī)的離子交換樹脂不能有效地選擇性去除和分離回收此類復(fù)雜水體中的重金屬離子。

由于常規(guī)含氮螯合樹脂在高酸高鹽環(huán)境中存在吸附容量明顯降低等問題，而通過構(gòu)造樹脂骨架結(jié)構(gòu)，同時修飾吡啶基和肟基雙功能基，設(shè)計合成具有抗酸抗鹽特性的偕胺肟基吡啶螯合樹脂用于重金屬吸附未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中螯合樹脂在高酸高鹽環(huán)境中吸附容量明顯降低等問題，本發(fā)明提供了一種偕胺肟基吡啶螯合樹脂及其制備方法，偕胺肟基吡啶螯合樹脂可用于選擇性吸附分離重金屬離子，適于礦冶生產(chǎn)母液提純、高酸高鹽復(fù)雜體系中重金屬的去除以及環(huán)境分析中重金屬的分離與預(yù)富集等領(lǐng)域，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著；制備方法成本低廉、操作簡單。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種偕胺肟基吡啶螯合樹脂，其結(jié)構(gòu)單元如下：

申請人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，同一螯合樹脂中肟基與吡啶基兩個基團的同時存在，使得樹脂對重金屬離子的吸附能力顯著提高，本發(fā)明制得的偕胺肟基吡啶螯合樹脂具備重金屬高選擇性、耐酸性、無機鹽高耐污性等特性，是一種雜環(huán)氮原子多齒配位基螯合樹脂，一方面由于吡啶環(huán)的拉電子效應(yīng)，吡啶環(huán)上的氮原子電子云密度降低，不易質(zhì)子化，且與重金屬離子可形成反饋π鍵，抗酸性能力增強；另一方面由于肟基中含有氧原子，使得對軟金屬離子有好的去除能力，且氧原子與吡啶環(huán)中的氮原子可協(xié)同螯合多種重金屬離子，形成穩(wěn)定的配合物，且絡(luò)合過程中不與共存堿(土)金屬離子鍵合，表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附特性和高選擇性分離能力，因此，本發(fā)明螯合樹脂可適用于選擇性分離回收重金屬離子，在電子電鍍、濕法冶金等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。

本申請樹脂呈淡黃色，粒徑為0.20～0.90mm。

本申請偕胺肟基吡啶螯合樹脂的功能基團為吡啶基、氨基和肟基，功能基團含量為1.50～1.96mmol/g。

申請人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該樹脂通過氮、氧原子的螯合作用吸附重金屬離子，可形成穩(wěn)定的環(huán)狀螯合結(jié)構(gòu)：

式中，M為重金屬離子。

上述偕胺肟基吡啶螯合樹脂的制備方法，包括順序相接的如下步驟：

1)制備聚苯乙烯-二乙烯苯樹脂；

2)將步驟1)所得的聚苯乙烯-二乙烯苯樹脂氯甲基化，得到氯甲基化低交聯(lián)大孔聚苯乙烯-二乙烯苯樹脂；

3)將步驟2)所得物料經(jīng)索氏抽提器抽提10-20小時，然后加入樹脂重量50～70倍的甲苯、樹脂重量1～5倍的3-氨基-6-氰基吡啶和樹脂重量2～4倍的碳酸鈉，在55～95℃下反應(yīng)8～20小時，得黃色3-氨基-6-氰基吡啶螯合樹脂；