[發(fā)明專利]一種離子交換樹脂摻雜的可熱再生吸附劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110555602.3
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113209949B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雙陳冬;張紫微;鐘楷文;王曉燕;周偉偉;楊鴻鈺;韓立秦;王有超
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué);南京大學(xué)鹽城環(huán)保技術(shù)與工程研究院
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;B01J20/34;B01J43/00;B01J49/45
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務(wù)所 32346
• 代理人: 吳雪健

本發(fā)明公開了一種離子交換樹脂顆粒摻雜的可熱再生吸附劑及其制備方法，屬于樹脂材料領(lǐng)域。本發(fā)明將陰、陽離子交換樹脂顆粒包裹于含有熱敏性組分的聚合物基質(zhì)中，利用溫度調(diào)節(jié)吸附劑中的離子交換基團(tuán)之間距離的控制，從而實(shí)現(xiàn)吸附和再生的功能；本發(fā)明的制備方法在一定條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)，對樹脂顆粒進(jìn)行包裹；反應(yīng)產(chǎn)物硬度較低時，可將其放入能形成聚合物框架的單體溶液中進(jìn)行二次交聯(lián)，最終形成一種離子交換樹脂顆粒摻雜的可熱再生吸附劑。本發(fā)明在使用中使用綠色脫附的方法，在水處理領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種離子交換樹脂顆粒摻雜的可熱再生吸附劑及其制備方法，更具體的說是一種同時具有陰離子交換樹脂顆粒和陽離子交換樹脂顆粒同時摻雜的可熱再生吸附劑及其制備方法，屬于樹脂材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，離子交換樹脂被廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域中，使用后的樹脂利用化學(xué)再生法進(jìn)行再生時需使用大量化學(xué)藥劑如無機(jī)酸、無機(jī)堿和濃鹽水，增加了操作成本且產(chǎn)生大量難以處理的脫附液，造成二次污染，限制了離子交換樹脂的應(yīng)用。為了避免鹽的使用和高鹽脫附液的產(chǎn)生，樹脂也可通過生物進(jìn)行再生，該方法是利用微生物對樹脂上的吸附質(zhì)進(jìn)行脫附和降解，從而達(dá)到樹脂再生的目的。然而這種生物再生依賴于吸附質(zhì)的可生化降解性，而且微生物的代謝產(chǎn)物會造成樹脂的孔道堵塞，進(jìn)而造成樹脂吸附量降低。因此，如何對樹脂進(jìn)行綠色高效的再生受到廣泛研究。樹脂利用熱水進(jìn)行再生時不需要使用化學(xué)藥劑和微生物，減小了成本的同時也不會產(chǎn)生難以處理的脫附液。這種樹脂是通過兩性電荷的相互做作用實(shí)現(xiàn)再生。然而，帶有正電荷的陰離子交換基團(tuán)和帶有負(fù)電荷的陽離子交換基團(tuán)距離較近時，容易形成內(nèi)鹽，吸附能力減弱；兩種基團(tuán)距離較遠(yuǎn)時，互相之間無法起到靜電作用，難以進(jìn)行再生。

US3808158A公開的方法中采用甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸和乙二醇二甲基丙烯酸酯在鈉、氯和硫酸鹽離子存在下輻照聚合成了一種可利用熱水進(jìn)行再生的離子交換樹脂，該離子交換樹脂的熱水再生率最高可達(dá)81％，但是其吸附容量低于0.6mmol/g，遠(yuǎn)低理論值(2-5mmol/g)。

專利US3957698A公開的方法中將聚丙烯酸樹脂加到氯甲基苯乙烯的聚合前體液中合成了可熱水再生的兩性樹脂，該樹脂的去除率最高可達(dá)72％，但其熱水再生能力低于0.122mmol/mL。

專利US4229545A公開的方法是在氯化鋇的抑制下將丙烯酸樹脂顆粒懸浮加入氯甲基苯乙烯聚合前體液中合成了可熱水再生的兩性樹脂，其熱水再生率僅為42％，吸附容量小于1.8mg/g。可見現(xiàn)有研究中合成的可熱水再生的離子交換樹脂的吸附容量和再生率都相對較低。

綜上，利用熱水對離子交換樹脂進(jìn)行再生具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，但是如何制備具有高離子交換容量和脫附率的可熱再生吸附劑仍然是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

1.要解決的問題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的樹脂的熱再生效果不佳的問題，本發(fā)明提供一種離子交換樹脂顆粒摻雜的可熱再生吸附劑，將樹脂顆粒置于含有熱敏性物質(zhì)的聚合物基質(zhì)中即可得到本發(fā)明的吸附劑，本發(fā)明可利用溫度調(diào)節(jié)吸附劑中的離子交換基團(tuán)之間距離的控制，從而實(shí)現(xiàn)吸附和再生的功能。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供上述可熱再生吸附劑的制備方法，直接合成同時具有陰、陽離子交換功能的兩性樹脂十分困難，且目前已有的兩性樹脂吸附容量很低，而想要溫度調(diào)控這種兩性樹脂的吸附脫附更是難以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明制備的方法直接將本身具有陰、陽離子交換功能的樹脂嵌入熱敏性基質(zhì)中，避免了直接合成溫敏兩性樹脂的繁瑣步驟和困難，且陰、陽離子吸附容量可觀，純水再生率也較高。

2.技術(shù)方案

為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：