一种大孔型砷吸附树脂及其制备方法和应用_2

文档序号:9610666阅读:来源:国知局
剂膨胀,然后加入催化剂进行氯甲基化反应的步骤,也是必要的,这使得氯甲基化更加均匀。当然,各种物质的组分含量,也是制备方法中的关键,尤其是苯乙烯和二乙烯基苯添加比例,因为控制二乙烯苯比例可以有效调节白球的交联度在要求范围内,另外,致孔剂的用量也是关键选择。悬浮聚合法的反应温度采用了阶梯式保温反应的方式,相对与现有技术来说,效果更佳。更重要的是,通过盐酸氯化铁溶液的浸泡以及液碱的处理,使得所述树脂中含有大量的铁离子络合物,使得所述大孔型砷吸附树脂在应用于除砷时,其对砷的饱和吸附容量最高可到180mg.g 1以上。当然,本发明提供的制备方法,作为一项整体技术方案,各个步骤及细节方面均是相互联系的,其对于实现本发明的目的是十分必要的。
【具体实施方式】
[0030]本发明提供了一种大孔型砷吸附树脂的制备方法,其特征在于,包括:
[0031]步骤1:以聚乙烯醇和氯化钠的水溶液作为水相,并加入次甲基蓝溶液作为水相阻聚剂,以溶有ΒΡ0的苯乙烯和二乙烯基苯混合液以及致孔剂作为油相,通过悬浮聚合法得到大孔交联聚苯乙烯,回收致孔剂,烘干得到白球;
[0032]步骤2:先将所述白球用氯甲基化溶剂膨胀,然后加入催化剂进行氯甲基化反应,洗涤干燥后得到氯球;
[0033]步骤3:在所述氯球中加入胺化试剂进行胺化,然后进行清洗并用盐酸处理得到胺化氯型球;
[0034]步骤4:所述胺化氯型球经过盐酸氯化铁溶液的浸泡,并通过液碱处理,水洗得到所述大孔型砷吸附树脂。
[0035]优选地,所述大孔交联聚苯乙烯的骨架交联度为5% -20%。
[0036]优选地,所述致孔剂选自包括甲苯、C9-C18的直连烷烃、异丁醇、异戊醇的苯乙烯的良溶剂或苯乙烯的非良溶剂中的任意一种或几种;其使用量为苯乙烯和二乙烯基苯的总质量的20% -60%,优选为40% -60%。
[0037]优选地,所述回收致孔剂的方法包括萃取、蒸汽喷淋、减压蒸馏中的任意一种或几种的组合。
[0038]优选地,所述氯甲基化溶剂为氯甲醚和/或氯磺酸。
[0039]优选地,所述胺化试剂为三甲胺和/或二甲基乙醇胺。
[0040]在本发明的一个实施例中,所述步骤1中,所述水相和油相在搅拌条件下混合,升温至70-80°C (优选为75°C ),保温4-5小时(优选为4小时),然后升温至90-10(TC (优选为95°C ),保温5-7小时(优选为6小时),回收致孔剂,并对所述大孔交联聚苯乙烯依次用热水和冷水洗涤并烘干。
[0041]在本发明的另外一个实施例中,所述步骤2中,先将所述白球用氯甲基化溶剂膨胀2-3小时(优选为2小时),然后加入催化剂,升温至45-55°C (优选为48°C ),保温10-15小时(优选为12小时),洗涤干燥。
[0042]优选地,所述催化剂为氯化锌和/或氯化铁。
[0043]在本发明的一个实施例中,所述步骤3中,在所述氯球中加入胺化试剂,在35-45°C (优选为38°C)条件下搅拌5_8小时(优选为6小时),然后进行清洗,并用盐酸处理得到胺化氯型球。
[0044]优选地,在所述述氯球中加入胺化试剂前,先加入水,再加入液碱,最后加入所述胺化试剂,其中,所述碱液优选为氢氧化钠溶液,更优选为质量百分比为20% -50%的氢氧化钠溶液,更加优选为质量百分比为30%的氢氧化钠溶液;更加优选地,所述盐酸处理为调节pH值为酸性,优选为1-4,更优选为2-3,更加优选为2 ;优选地,盐酸处理后,水洗至中性得到所述胺化氯型球。
[0045]在本发明的实施例中,所述步骤4中,加入盐酸氯化铁溶液,升温至40-55°C (优选为45°C ),保温2-3小时,抽干所述盐酸氯化铁溶液后再加入液碱,升温至70-10(TC (优选为80°C ),保温10-15小时(优选为12-13小时),水洗至中性得到所述大孔型砷吸附树脂。
[0046]优选地,所述碱液优选为氢氧化钠溶液,更优选为质量百分比为20% -50%的氢氧化钠溶液,更加优选为质量百分比为30%的氢氧化钠溶液。
[0047]在本发明的实施例中,关于用量的限定,步骤1中,其中,在油相中,所述苯乙烯和二乙烯基苯的质量比为2-4:1,优选为2.5-3.5:1 ;所述ΒΡ0的用量为所述苯乙烯和二乙烯基苯的总质量的0.8-2.5%,优选为1% ;所述致孔剂的用量为苯乙烯和二乙烯基苯的总质量的20% -60%,优选为40% -60%。进一步地,在水相中,所述次甲基蓝溶液为质量分数为0.1%次甲基蓝溶液,优选地,每1L水相添加0.1-1.0ml的质量分数为0.1%的次甲基蓝溶液;所述聚乙稀醇和氯化钠的重量比为1:5-20,优选为1:10-15,进一步地,其水溶液的质量为所述聚乙烯醇和氯化钠的总重量的10-40倍,优选为15-30倍。
[0048]步骤3中,在所述述氯球中加入胺化试剂前,先加入相当于所述苯乙烯和二乙烯基苯的总质量的2-3倍的水,再加入相当于所述苯乙烯和二乙烯基苯的总质量的2% -10%的液碱,最后加入相当于所述苯乙烯和二乙烯基苯的总质量的1-2倍的胺化试剂。其中,所述碱液优选为氢氧化钠溶液,更优选为质量百分比为20% -50%的氢氧化钠溶液,更加优选为质量百分比为30%的氢氧化钠溶液。
[0049]步骤4中,加入相当于所述苯乙烯和二乙烯基苯的总质量的2-3倍的盐酸氯化铁溶液;其中,所述盐酸氯化铁溶液中氯化铁的浓度为300_800g/L。
[0050]本发明还提供了一种上述所述制备方法制备得到大孔型砷吸附树脂,其特征在于,含有铁离子络合物。
[0051]本发明还提供了一种上述所述大孔型砷吸附树脂在除砷方面的应用。
[0052]其中,所述大孔型砷吸附树脂对砷的饱和吸附容量最高可到180mg.g 1以上。
[0053]根据上述技术方案,现结合以下实施例,对本发明的技术方案作进一步地解释和说明。
[0054]实施例1
[0055]将5g聚乙烯醇和60g氯化钠加入装有1000ml纯水的三口烧瓶中溶解,并加入5滴质量分数为0.1%次甲基蓝溶液,在烧杯中加入375g苯乙烯和125g 二乙烯基苯作为单体相,再单体相中加入占单体总质量为1%的ΒΡ0,通过控制二乙烯苯在单体相中的比例来调节大孔白球的交联度,再加入300g异丁醇作为致孔剂,油相和水相混合后开启搅拌,转速调至lOOr/min,油浴升温至75°C保温4h,然后升温至95°C,减压蒸馏回收致孔剂,对聚合物微球依次用热水和冷水洗涤,烘干;将合成的大孔白球用氯甲醚膨胀2h,加入适量的氯化锌升温至48°C,保温12h,对反应产物用水清洗干净并干燥;加入1000ml水,20ml浓度为30%的液碱,500ml三甲胺水溶液,升温至38°C保温6小时,所得产物用水洗干净后,用100ml盐酸调至ph为2,然后用水洗至中性;加入溶有500g氯化铁的盐酸氯化铁溶液1000ml,45 °C保温2小时,抽干盐酸氯化铁溶液,加入30 %的液碱,80 °C保温12小时,将产物用水洗至中性,得到所述大孔型砷吸附树脂。
[0056]实施例2
[0057]将5g聚乙烯醇和60g氯化钠加入装有1000ml纯水的三口烧瓶中溶解,并加入5滴质量分数为0.1%次甲基蓝溶液,在烧杯中加入375g苯乙烯和125g 二乙烯基苯作为单体相,再单体相中加入占单体总质量为1%的BP0,通过控制二乙烯苯在单体相中的比例来调节大孔白球的交联度,再加入300g C9-C18的直连烷烃作为致孔剂,油相和水相混合后开启搅拌,转速调至lOOr/min,油浴升温至75°C
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