专利名称：一种复合功能除氟树脂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种复合功能除氟树脂及其制备方法，具体地说，是指一种氨基改性及金属负载复合功能除氟树脂及其制备方法。根据软硬酸碱理论，氟离子由于有较高的电负性和较小的体积被划分为硬碱，其对!^e3+或Al3+等硬酸具有较强的亲和性。大量研究表明，常规的Al2O3和骨炭对氟的吸附能力仅达到1. 8 3. Omg/g ；由于1 3+或Al3+对F_具有较高的结合能力而得到广泛研究，负载 !^3+或Al3+的人工改性吸附剂能强化除氟能力，应用前景广泛。另外，由于酸性条件下质子化的氨基与氟离子之间会发生氢键及静电作用，从而能大幅改善除氟性能，Viswanathana 等通过将氨基引入到壳聚糖增强除氟性能。因此，如何综合利用金属与氟离子之间的络合作用以及氨基与氟离子之间的氢键作用实现高效除氟称为本领域的技术难题。文献检索表明，以苯乙烯-二乙烯苯为基质，通过硝化-磺化-氨化-负载金属合成氨基改性及金属负载复合功能除氟树脂的合成方法未见报道。
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种复合功能除氟树脂及其制备方法，通过本发明进行氨基改性及金属负载得到具有氨基及金属离子、对氟离子具有优良吸附性能的树脂。技术方案
本发明的技术方案如下
一种复合功能除氟树脂，其结构单元如下
其中母体为苯乙烯-二乙烯苯树脂，X为金属离子狗或Al，粒径为0. 2-0. 5mm,对 F—的饱和吸附量为2. 16 8. 1 Omg/g。 从结构单元中可以看出含有功能基团氨基基团，通过氢键作用及静电作用吸附氟离子，X金属离子( 或Al)，X通过络合作用吸附氟离子。其吸附机理可表示如下
背景技术：
权利要求
1. 一种复合功能除氟树脂，其特征结构在于其结构单元如下
2.一种复合功能除氟树脂的制备方法，其特征在于包括以下几个步骤利用苯乙烯-二乙烯苯树脂为母体，经索氏抽提器抽提4 8 h，在40 80°C下，加入重量百分比浓度为60 80%浓硝酸和75 98%浓硫酸，搅拌0. 5 池后，得到负载硝基的树脂R-NO2 ；以二氯乙烷为溶胀剂，在70 120°C下，将R-NO2加入到重量百分比浓度为80 98% 的浓硫酸溶液中，搅拌8 1 后，得到硝基-磺酸基树脂R-NO2-SO3H ；步骤(b)反应后，在60 100°C下，加入SnCl2 · 2H20、浓盐酸和乙醇，回流8 16h，制得氨基-磺酸基树脂R-NH2-SO3H ；在20 60°C下，将R-NH2-SO3H加入到0. 1 1. Omol/L铁盐或铝盐溶液中，使之充分混合18 30h，制得氨基改性和金属负载的树脂R-NH2-SO3-X (Fe/Al)。
3.根据权利要求3中所述的一种复合功能除氟树脂的制备方法，其特征在于在步骤 (a)中，苯乙烯-二乙烯苯树脂为NDA-100和NDA-150。
4.根据权利要求3中所述的一种复合功能除氟树脂的制备方法，其特征在于在步骤(a)中，浓硝酸用量为树脂量的4 10倍；浓硫酸用量为树脂量的8 20倍。
5.根据权利要求3中所述的一种复合功能除氟树脂的制备方法，其特征在于在步骤(b)中，浓硫酸用量为树脂量的8 20倍。
6.根据权利要求3中所述的一种复合功能除氟树脂的制备方法，其特征在于在步骤(c)中，SnCl2·2Η20纯度为90 100%，用量为树脂量的4 10倍；浓盐酸重量百分比浓度为30 40%，用量为树脂量的4 12倍；乙醇重量百分比浓度为90 100%，用量为树脂量的5 15倍。
7.根据权利要求3中所述的一种复合功能除氟树脂的制备方法，其特征在于在步骤(d)中，所加铁盐为硫酸铁，铝盐为硫酸铝钾，F^(SO4)3或KAl(SO4)2用量为树脂量的10 50倍。
全文摘要
本发明公开了一种复合功能除氟树脂，属于树脂领域。该树脂以苯乙烯-二乙烯苯树脂为母体，结构单元为，含有功能基团-NH2和-SO3-X(Fe/Al)，粒径为0.3-0.5mm，对F-的饱和吸附量为2.16～8.10mg/g。其制备方法为以苯乙烯-二乙烯苯树脂为母体，在40～80℃下，加入60～80%浓硝酸和75～98%浓硫酸反应，搅拌反应0.5～3h后，得到负载硝基的树脂R-NO2；以二氯乙烷为溶胀剂，在70～120℃下，加入80～98%的浓硫酸反应，搅拌反应8～16h后，得到硝基-磺酸基树脂R-NO2-SO3H；在60～100℃下，加入SnCl2·2H2O、浓盐酸、乙醇，回流8～16h，制得氨基-磺酸基树脂R-NH2-SO3H；在20～60℃下，加入0.1～1.0mol/L铁盐或铝盐溶液，搅拌反应18～30h，制得氨基改性和金属负载的复合功能除氟树脂R-NH2-SO3-X(Fe/Al)。本发明制备的复合功能除氟树脂可用于高效深度除氟。
文档编号C02F1/28GK102268114SQ20111013391
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者刘晶, 刘福强, 李兰娟, 李爱民, 鞠佳伟, 高洁 申请人:南京大学