[發(fā)明專利]一種用廢舊PS電視機(jī)外殼制備強(qiáng)酸性離子交換樹脂的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811404827.3
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109499624A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉新民;仇雪霞;王家庭;牛艷杰
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: B01J39/05
• 分類號: B01J39/05;B01J39/18
• 代理公司: 青島中天匯智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團(tuán)代

本發(fā)明涉及到利用廢舊PS電視機(jī)外殼制備強(qiáng)酸性離子交換樹脂的方法，將廢舊PS電視機(jī)外殼通過磺化反應(yīng)制備具有磺酸基團(tuán)的磺酸型樹脂，然后加入致孔劑乙醇、正庚烷和水的混合液，得到大孔型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。步驟如下：1)將溶解在有機(jī)溶劑中的廢舊PS電視機(jī)外殼加入濃硫酸進(jìn)行磺化反應(yīng)；2)然后加入NaOH溶液中和反應(yīng)至溶液PH＝7?9，經(jīng)過濾、洗滌得到黃色固體粉末；3)稱取一定量的磺酸鈉型樹脂，加入一定量正庚烷，還有不同比例的乙醇/水混合液作為致孔劑，得到大孔型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。本發(fā)明具有操作簡便，能耗低，制備成本低、原料價(jià)廉易得、制備的材料孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及利用廢舊PS電視機(jī)外殼制備具有離子交換性能的大孔型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的方法以及對聚苯乙烯磺化度和其內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。制備出具有較強(qiáng)離子交換性能的大孔型陽離子交換樹脂，用來作為制備有機(jī)胺類二氧化碳吸附材料的載體。

背景技術(shù)：

塑料制品給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，但大量的廢棄塑料，給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，家電更新周期明顯縮短，報(bào)廢家電的數(shù)量急劇增加。大量廢舊的電視機(jī)外殼主要成分是高抗沖聚苯乙烯，在常溫下很難裂解和降解。對這種廢棄的聚苯乙烯塑料進(jìn)行回收、改性并加以利用，既可變廢為寶，又可避免環(huán)境污染。

直接利用法回收廢棄塑料工序簡單，但是再生后的塑料的力學(xué)性能大大降低，無法滿足高檔次產(chǎn)品的需求，且會產(chǎn)生二次污染。熱裂解法在所有方法中最為簡單，用熱能克服裂解所需活化能，塑料發(fā)生解聚反應(yīng)，成為低分子化合物和單體。該方法投資低廉，工藝簡便，但是能耗高，過高的溫度和過長的時間導(dǎo)致汽油、柴油的含量較低。解聚單體化法對廢棄塑料的純度要求較高，因此分選為單一品種的工作十分繁雜。

改性法大多數(shù)情況是利用共混或化學(xué)接枝對再生材料進(jìn)行改性，多是在塑料原料中添加礦物質(zhì)、纖維、阻燃劑、彈性體等物質(zhì)，有效地改善塑料的抗蠕變、抗疲勞、耐熱、抗老化的性能。

近年來一些研究人員嘗試著以廢舊聚苯乙烯塑料為原料，通過對廢舊聚苯乙烯泡沫塑料進(jìn)行磺化改性處理，將極性的硫酸根離子基團(tuán)引入到廢舊聚苯乙烯分子的苯環(huán)上，使改性后的廢舊聚苯乙烯分子具有水溶性表面活性劑性質(zhì)，能夠作為混凝土材料中的高效減水劑使用，同時也可以制備強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。專利公開號為CN 17727的發(fā)明專利公開了一種廢舊聚苯乙烯泡沫制備聚苯乙烯磺化物的方法，公開號為CN 103157511A的中國專利公開了一種由廢舊聚苯乙烯泡沫制備炭基固體磺酸的方法。這些方法具有高效環(huán)保、操作簡單的優(yōu)點(diǎn)，但也存在如下問題：1)上述方法中磺化反應(yīng)需要加熱，因此能耗較大；2)制備的強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂比表面積小。針對這些問題，提出了利用廢舊PS電視機(jī)外殼制備大孔型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的方法，該方法在室溫下進(jìn)行磺化反應(yīng)，大幅度降低能耗，降低生產(chǎn)成本，然后將磺化反應(yīng)后的磺酸型樹脂用致孔劑致孔，得到孔結(jié)構(gòu)豐富、比表面積較大的大孔型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明是采用價(jià)格低廉的廢舊PS電視機(jī)外殼為原料，制備具有離子交換性能的離子交換樹脂。該方法操作簡單、能耗低、制備成本低、原料價(jià)廉易得、制備的材料孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大，離子交換容量大。

1.大孔型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂制備的方法按下列步驟實(shí)現(xiàn)：

a.取預(yù)處理后的廢舊PS電視機(jī)外殼破碎成顆粒，然后溶于有機(jī)溶劑，并攪拌至充分溶解；

b.向上述a有機(jī)溶液中加入濃度為18.4mol/L濃硫酸，在室溫下反應(yīng)一段時間，反應(yīng)結(jié)束后，用大量蒸餾水洗滌至中性，再用無水乙醇洗滌、過濾，得到磺酸型樹脂；

c.將上述b得到的產(chǎn)品加入NaOH溶液，在超聲波儀中超聲1h，然后過濾洗滌至中性得到磺酸鈉型樹脂；

d.將2g磺酸鈉型樹脂加入到含有致孔劑的溶液中，在一定溫度下反應(yīng)一段時間，最后得到大孔型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。