本发明属于离子交换树脂的合成方法技术领域，尤其涉及一种实床用强碱性阴离子交换树脂的合成方法。
背景技术：
随着离子交换技术的不断发展及成熟，强碱性阴离子交换树脂的应用领域也逐渐在拓宽，其已广泛应用于水处理、物质的纯化以及固相催化合成等领域。但是采用氯甲醚制备强碱性阴离子交换树脂的传统工艺中，原料氯甲醚具有较强的致癌性，严重影响了工作人员的健康状况和附近的环境安全。
专利公开号为CN 103755846 A、公开日为2014.04.30的中国发明专利公开了一种强碱性阴离子交换树脂的合成方法，采用交联聚苯乙烯白球为骨架，采用氯甲醚作为烷基化试剂通过傅氏反应在白球骨架接上苄基氯，再与含长碳链烷基胺进行胺化反应得到强碱性阴离子交换树脂。
但是该发明中存在工艺复杂，交联聚苯乙烯白球骨架自身粒径差异大，导致最终所得的树脂的粒径大小不一，不适用于大范围推广的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种实床用强碱性阴离子交换树脂的合成方法，本合成方法中的骨架的合成具有方法新颖、独特，合成的交换树脂具有粒度细而均匀、比表面积大、交换时扩散路径短、交换速度快、成本低以及应用效果好的优点，满足实床应用特点。本发明具有骨架合成方法新颖、独特，合成的交换树脂具有粒度细而均匀、比表面积大、交换时扩散路径短、交换速度快，成本低以及应用效果好的优点，满足实床应用特点。
本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种实床用强碱性阴离子交换树脂的合成方法，包括以下步骤：
采用均相湿化学法在惰性晶核的表面合成粒径为100-150μm的交联聚苯乙烯白球骨架；
添加氯甲醚作为氯甲基化试剂，与所述交联聚苯乙烯白球中原先苯乙烯中的苯环进行傅－克反应，得到中间产物A；
将所述中间产物A与含有长碳链的叔胺进行胺化反应，生成粒径为180-280μm的强碱性阴离子交换树脂。
进一步优选的技术方案在于：将所述交联聚苯乙烯白球骨架溶胀于所述氯甲醚中并添加无水三氯化铁作为催化剂进行傅－克反应，反应温度为34-35.5℃，保温反应4-4.5h后降温处理并抽出母液，用环乙烷反复清洗白球3次，得到所述中间产物A：
其中P为交联聚苯乙烯骨架。
进一步优选的技术方案在于：在进行傅－克反应时,先将所述氯甲醚温度控制在35-37℃，再加入所述无水三氯化铁，然后分批加入所述交联聚苯乙烯白球骨架，其中所述交联聚苯乙烯白球骨架均分为5-8份，在0.3-0.5h内全部加入，并且在加入第一份所述交联聚苯乙烯白球骨架开始直到反应结束时，保持温度在34-35.5℃。该设置中反应过程中会因为所述无水三氯化铁以及交联聚苯乙烯白球骨架的加入而使反应体系的温度降低，所以所述氯甲醚的起始温度要高于34-35.5℃的反应温度，以避免随着上述物料的加入而使得反应体系的温度小于34-35.5℃，导致反应过程产率的下降而最终影响树脂的合成。
进一步优选的技术方案在于：在得到所述中间产物A之后对所述中间产物A进行膨胀剂膨胀1-3h。
进一步优选的技术方案在于：将膨胀后的所述中间产物A加入到含有长碳链的叔胺中，并加热至温度为55-70℃，进行胺化反应,反应时间为2-3h,反应结束后过滤洗涤烘干后得到强碱性阴离子交换树脂，最后得到的所述强碱性阴离子交换树脂的分子式如下：
其中OH-是在碱性条件下与所述季氮N结合的，也是进行阴离子交换的对象。
进一步优选的技术方案在于：所述分子式中的所述R1、R2以及R3可以为相同或不同的烷基。
进一步优选的技术方案在于：所述交联聚苯乙烯白球骨架合成过程中，包括由以下重量份的原料组成的水相：
惰性晶核5-10份
去离子水 77-82份
分散剂聚乙烯吡咯烷酮 12-15份
助分散剂亚甲基二萘磺酸钠 1-2份，
以及由以下重量份的原料组成的油相：
苯乙烯 60-64份
二乙烯苯 16-18份
致孔剂正庚烷 19-23份
引发剂过氧化碳酸二环己酯 0.5-1份，
将所述水相以及油相的各原料分别溶解混合均匀，制得待反应的所述水相以及油相。
该设置中所述分散剂聚乙烯吡咯烷酮作为一种非离子型高分子化合物，在医疗行业中的缓释片的制备过程中作为一种膜致孔剂，用于形成孔径极小的开孔。在本合成方法中不仅用到了所述聚乙烯吡咯烷酮的高效的分散作用，更通过所述聚乙烯吡咯烷酮更小规格的致孔能力，与所述致孔剂正庚烷形成互补，在所述致孔剂正庚烷的大孔径开孔基础上在所述交换树脂上形成更小孔径的开孔，进一步提高了所述交换树脂的比表面积，保证了所述交换树脂的交换效果。
进一步优选的技术方案在于：所述水相包括以下重量份的原料：
惰性晶核5份
去离子水 80份
分散剂聚乙烯吡咯烷酮 13份
助分散剂亚甲基二萘磺酸钠 2份，
所述油相包括以下重量份的原料：
苯乙烯 60份
二乙烯苯 17份
致孔剂正庚烷 22份
引发剂过氧化碳酸二环己酯 1份。
进一步优选的技术方案在于：所述水相包括以下重量份的原料：
惰性晶核7份
去离子水 80份
分散剂聚乙烯吡咯烷酮 12份
助分散剂亚甲基二萘磺酸钠 1份，
所述油相包括以下重量份的原料：
苯乙烯 64份
二乙烯苯 16份
致孔剂正庚烷 19份
引发剂过氧化碳酸二环己酯 1份。
进一步优选的技术方案在于：将所述水相以及油相添加到反应器中，开启搅拌，同时升温至75-78℃，其中搅拌转速为80-85r/min，搅拌1-1.5h后停止搅拌并保温2-3h，再升温至85-90℃，搅拌转速提高到90-100r/min，搅拌1-1.5h后停止搅拌并保温5-7h, 反应结束后用80-85℃热水将白球冲洗3-5次,放入65℃烘箱中烘干筛分制得粒径为100-150μm的所述交联聚苯乙烯白球骨架，所述交联聚苯乙烯白球骨架为凝胶型或大孔型，交联度在4%-20%。该设置中所述交联聚苯乙烯白球骨架合成过程采用分阶段循序加热以及逐渐提高搅拌速率的方式，用于使得制备的所述白球的形状更加圆润，不会出现其他方形的不合格产品，同时也给所述白球的开孔过程提供了更适合的反应条件，保证开孔率和开孔效果，进一步为后续的所述功能基团磺化反应提供良好的条件和基础。
所述均相湿化学法的过程原理是选择一种或几种需要的可溶性金属盐或氧化物，按所制备的原料的成分计量配制成溶液，使各元素呈离子或分子状态，再选择合适的沉淀剂或通过蒸发、升华、水解等操作，将金属离子均匀沉淀或结晶出来，再经处理到粉体，所述粉体晶相均一、粒径分布范围窄。
本发明的合成方法中的骨架的合成具有方法新颖、独特，合成的交换树脂具有粒度细而均匀、比表面积大、交换时扩散路径短、交换速度快、成本低以及应用效果好的优点，满足实床应用特点。本发明具有骨架合成方法新颖、独特，合成的交换树脂具有粒度细而均匀、比表面积大、交换时扩散路径短、交换速度快，成本低以及应用效果好的优点，满足实床应用特点。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，非对本发明的范围进行限定。
实施例1：一种实床用强碱性阴离子交换树脂的合成方法，包括以下步骤：
采用均相湿化学法在惰性晶核的表面合成粒径为100-150μm的交联聚苯乙烯白球骨架，所述惰性晶核包括二氧化硅等粒径高度均一的惰性物质；
添加氯甲醚作为氯甲基化试剂，与所述交联聚苯乙烯白球中原先苯乙烯中的苯环进行傅－克反应，得到中间产物A；
将所述中间产物A与含有长碳链的叔胺进行胺化反应，生成粒径为180-280μm的强碱性阴离子交换树脂。
将所述交联聚苯乙烯白球骨架溶胀于所述氯甲醚中并添加无水三氯化铁作为催化剂进行傅－克反应，反应温度为34-35.5℃，保温反应4-4.5h后降温处理并抽出母液，用环乙烷反复清洗白球3次，得到所述中间产物A：
其中P为交联聚苯乙烯骨架。在进行傅－克反应时,先将所述氯甲醚温度控制在35-37℃，再加入所述无水三氯化铁，然后分批加入所述交联聚苯乙烯白球骨架，其中所述交联聚苯乙烯白球骨架均分为5-8份，在0.3-0.5h内全部加入，并且在加入第一份所述交联聚苯乙烯白球骨架开始直到反应结束时，保持温度在34-35.5℃。反应过程中会因为所述无水三氯化铁以及交联聚苯乙烯白球骨架的加入而使反应体系的温度降低，所以所述氯甲醚的起始温度要高于34-35.5℃的反应温度，以避免随着上述物料的加入而使得反应体系的温度小于34-35.5℃，导致反应过程产率的下降而最终影响树脂的合成。在得到所述中间产物A之后对所述中间产物A进行膨胀剂膨胀1-3h。
将膨胀后的所述中间产物A加入到含有长碳链的叔胺中，并加热至温度为55-70℃，进行胺化反应,反应时间为2-3h,反应结束后过滤洗涤烘干后得到强碱性阴离子交换树脂，最后得到的所述强碱性阴离子交换树脂的分子式如下：
其中OH-是在碱性条件下与所述季氮N结合的，也是进行阴离子交换的对象。所述分子式中的所述R1、R2以及R3可以为相同或不同的烷基。
所述交联聚苯乙烯白球骨架合成过程中，包括由以下重量份以kg计的原料组成的水相：
惰性晶核5kg
去离子水 80kg
分散剂聚乙烯吡咯烷酮 13kg
助分散剂亚甲基二萘磺酸钠 2kg，
所述油相包括以下重量份的原料：
苯乙烯 60kg
二乙烯苯 17kg
致孔剂正庚烷 22kg
引发剂过氧化碳酸二环己酯 1kg，
将所述水相以及油相的各原料分别溶解混合均匀，制得待反应的所述水相以及油相。
该设置中所述分散剂聚乙烯吡咯烷酮作为一种非离子型高分子化合物，在医疗行业中的缓释片的制备过程中作为一种膜致孔剂，用于形成孔径极小的开孔。在本合成方法中不仅用到了所述聚乙烯吡咯烷酮的高效的分散作用，更通过所述聚乙烯吡咯烷酮更小规格的致孔能力，与所述致孔剂正庚烷形成互补，在所述致孔剂正庚烷的大孔径开孔基础上在所述交换树脂上形成更小孔径的开孔，进一步提高了所述交换树脂的比表面积，保证了所述交换树脂的交换效果。
将所述水相以及油相添加到反应器中，开启搅拌，同时升温至75-78℃，其中搅拌转速为80-85r/min，搅拌1-1.5h后停止搅拌并保温2-3h，再升温至85-90℃，搅拌转速提高到90-100r/min，搅拌1-1.5h后停止搅拌并保温5-7h, 反应结束后用80-85℃热水将白球冲洗3-5次,放入65℃烘箱中烘干筛分制得粒径为100-150μm的所述交联聚苯乙烯白球骨架，所述交联聚苯乙烯白球骨架为凝胶型或大孔型，交联度在4%-20%，所述交联聚苯乙烯白球骨架合成过程采用分阶段循序加热以及逐渐提高搅拌速率的方式，用于使得制备的所述白球的形状更加圆润，不会出现其他方形的不合格产品，同时也给所述白球的开孔过程提供了更适合的反应条件，保证开孔率和开孔效果，进一步为后续的所述功能基团磺化反应提供良好的条件和基础。
所述均相湿化学法的过程原理是选择一种或几种需要的可溶性金属盐或氧化物，按所制备的原料的成分计量配制成溶液，使各元素呈离子或分子状态，再选择合适的沉淀剂或通过蒸发、升华、水解等操作，将金属离子均匀沉淀或结晶出来，再经处理到粉体，所述粉体晶相均一、粒径分布范围窄。
在本实施例中进行树脂强碱交换容量的损失率计算，将反应结束后过滤洗涤烘干得到所述阴离子交换树脂用纯水洗涤至pH=7，测得树脂强碱交换容量为4.1mmol/g(干)，含水量为43%。将该树脂装入盛有纯水的不锈钢罐中，将不锈钢罐密闭并放置于90℃的恒温水浴锅中800h，取样再测树脂强碱交换容量为3.95 mmol/g(干)，计算树脂强碱交换容量损失率为3.7%，保证所述合成方法生成的所述强碱性阴离子交换树脂具有较好的使用效果。
实施例2：一种实床用强碱性阴离子交换树脂的合成方法，包括以下步骤：
采用均相湿化学法在惰性晶核的表面合成粒径为100-150μm的交联聚苯乙烯白球骨架，所述惰性晶核包括二氧化硅等粒径高度均一的惰性物质；
添加氯甲醚作为氯甲基化试剂，与所述交联聚苯乙烯白球中原先苯乙烯中的苯环进行傅－克反应，得到中间产物A；
将所述中间产物A与含有长碳链的叔胺进行胺化反应，生成粒径为180-280μm的强碱性阴离子交换树脂。
将所述交联聚苯乙烯白球骨架溶胀于所述氯甲醚中并添加无水三氯化铁作为催化剂进行傅－克反应，反应温度为34-35.5℃，保温反应4-4.5h后降温处理并抽出母液，用环乙烷反复清洗白球3次，得到所述中间产物A：
其中P为交联聚苯乙烯骨架。在进行傅－克反应时,先将所述氯甲醚温度控制在35-37℃，再加入所述无水三氯化铁，然后分批加入所述交联聚苯乙烯白球骨架，其中所述交联聚苯乙烯白球骨架均分为5-8份，在0.3-0.5h内全部加入，并且在加入第一份所述交联聚苯乙烯白球骨架开始直到反应结束时，保持温度在34-35.5℃。反应过程中会因为所述无水三氯化铁以及交联聚苯乙烯白球骨架的加入而使反应体系的温度降低，所以所述氯甲醚的起始温度要高于34-35.5℃的反应温度，以避免随着上述物料的加入而使得反应体系的温度小于34-35.5℃，导致反应过程产率的下降而最终影响树脂的合成。在得到所述中间产物A之后对所述中间产物A进行膨胀剂膨胀1-3h。
将膨胀后的所述中间产物A加入到含有长碳链的叔胺中，并加热至温度为55-70℃，进行胺化反应,反应时间为2-3h,反应结束后过滤洗涤烘干后得到强碱性阴离子交换树脂，最后得到的所述强碱性阴离子交换树脂的分子式如下：
其中OH-是在碱性条件下与所述季氮N结合的，也是进行阴离子交换的对象。所述分子式中的所述R1、R2以及R3可以为相同或不同的烷基。
所述交联聚苯乙烯白球骨架合成过程中，包括由以下重量份以kg计的原料组成的水相：
惰性晶核7kg
去离子水 80kg
分散剂聚乙烯吡咯烷酮 12kg
助分散剂亚甲基二萘磺酸钠 1kg，
所述油相包括以下重量份的原料：
苯乙烯 64kg
二乙烯苯 16kg
致孔剂正庚烷 19kg
引发剂过氧化碳酸二环己酯 1kg，
将所述水相以及油相的各原料分别溶解混合均匀，制得待反应的所述水相以及油相。
该设置中所述分散剂聚乙烯吡咯烷酮作为一种非离子型高分子化合物，在医疗行业中的缓释片的制备过程中作为一种膜致孔剂，用于形成孔径极小的开孔。在本合成方法中不仅用到了所述聚乙烯吡咯烷酮的高效的分散作用，更通过所述聚乙烯吡咯烷酮更小规格的致孔能力，与所述致孔剂正庚烷形成互补，在所述致孔剂正庚烷的大孔径开孔基础上在所述交换树脂上形成更小孔径的开孔，进一步提高了所述交换树脂的比表面积，保证了所述交换树脂的交换效果。
将所述水相以及油相添加到反应器中，开启搅拌，同时升温至75-78℃，其中搅拌转速为80-85r/min，搅拌1-1.5h后停止搅拌并保温2-3h，再升温至85-90℃，搅拌转速提高到90-100r/min，搅拌1-1.5h后停止搅拌并保温5-7h, 反应结束后用80-85℃热水将白球冲洗3-5次,放入65℃烘箱中烘干筛分制得粒径为100-150μm的所述交联聚苯乙烯白球骨架，所述交联聚苯乙烯白球骨架为凝胶型或大孔型，交联度在4%-20%，所述交联聚苯乙烯白球骨架合成过程采用分阶段循序加热以及逐渐提高搅拌速率的方式，用于使得制备的所述白球的形状更加圆润，不会出现其他方形的不合格产品，同时也给所述白球的开孔过程提供了更适合的反应条件，保证开孔率和开孔效果，进一步为后续的所述功能基团磺化反应提供良好的条件和基础。
所述均相湿化学法的过程原理是选择一种或几种需要的可溶性金属盐或氧化物，按所制备的原料的成分计量配制成溶液，使各元素呈离子或分子状态，再选择合适的沉淀剂或通过蒸发、升华、水解等操作，将金属离子均匀沉淀或结晶出来，再经处理到粉体，所述粉体晶相均一、粒径分布范围窄。
在本实施例中进行树脂强碱交换容量的损失率计算，将反应结束后过滤洗涤烘干得到所述阴离子交换树脂用纯水洗涤至pH=7，测得树脂强碱交换容量为4.08mmol/g(干)，含水量为42.5%。将该树脂装入盛有纯水的不锈钢罐中，将不锈钢罐密闭并放置于90℃的恒温水浴锅中800h，取样再测树脂强碱交换容量为4.05 mmol/g(干)，计算树脂强碱交换容量损失率为0.7%，保证了所述合成方法生成的所述强碱性阴离子交换树脂具有较好的使用效果。
实施例3：一种实床用强碱性阴离子交换树脂的合成方法，包括以下步骤：
采用均相湿化学法在惰性晶核的表面合成粒径为100-150μm的交联聚苯乙烯白球骨架，所述惰性晶核包括二氧化硅等粒径高度均一的惰性物质；
添加氯甲醚作为氯甲基化试剂，与所述交联聚苯乙烯白球中原先苯乙烯中的苯环进行傅－克反应，得到中间产物A；
将所述中间产物A与含有长碳链的叔胺进行胺化反应，生成粒径为180-280μm的强碱性阴离子交换树脂。
将所述交联聚苯乙烯白球骨架溶胀于所述氯甲醚中并添加无水三氯化铁作为催化剂进行傅－克反应，反应温度为34-35.5℃，保温反应4-4.5h后降温处理并抽出母液，用环乙烷反复清洗白球3次，得到所述中间产物A：
其中P为交联聚苯乙烯骨架。在进行傅－克反应时,先将所述氯甲醚温度控制在35-37℃，再加入所述无水三氯化铁，然后分批加入所述交联聚苯乙烯白球骨架，其中所述交联聚苯乙烯白球骨架均分为5-8份，在0.3-0.5h内全部加入，并且在加入第一份所述交联聚苯乙烯白球骨架开始直到反应结束时，保持温度在34-35.5℃。反应过程中会因为所述无水三氯化铁以及交联聚苯乙烯白球骨架的加入而使反应体系的温度降低，所以所述氯甲醚的起始温度要高于34-35.5℃的反应温度，以避免随着上述物料的加入而使得反应体系的温度小于34-35.5℃，导致反应过程产率的下降而最终影响树脂的合成。在得到所述中间产物A之后对所述中间产物A进行膨胀剂膨胀1-3h。
将膨胀后的所述中间产物A加入到含有长碳链的叔胺中，并加热至温度为55-70℃，进行胺化反应,反应时间为2-3h,反应结束后过滤洗涤烘干后得到强碱性阴离子交换树脂，最后得到的所述强碱性阴离子交换树脂的分子式如下：
其中OH-是在碱性条件下与所述季氮N结合的，也是进行阴离子交换的对象。所述分子式中的所述R1、R2以及R3可以为相同或不同的烷基。
所述交联聚苯乙烯白球骨架合成过程中，包括由以下重量份以kg计的原料组成的水相：
惰性晶核8kg
去离子水 78kg
分散剂聚乙烯吡咯烷酮 12kg
助分散剂亚甲基二萘磺酸钠 2kg，
所述油相包括以下重量份的原料：
苯乙烯 62kg
二乙烯苯 17kg
致孔剂正庚烷 20kg
引发剂过氧化碳酸二环己酯 1kg，
将所述水相以及油相的各原料分别溶解混合均匀，制得待反应的所述水相以及油相。
该设置中所述分散剂聚乙烯吡咯烷酮作为一种非离子型高分子化合物，在医疗行业中的缓释片的制备过程中作为一种膜致孔剂，用于形成孔径极小的开孔。在本合成方法中不仅用到了所述聚乙烯吡咯烷酮的高效的分散作用，更通过所述聚乙烯吡咯烷酮更小规格的致孔能力，与所述致孔剂正庚烷形成互补，在所述致孔剂正庚烷的大孔径开孔基础上在所述交换树脂上形成更小孔径的开孔，进一步提高了所述交换树脂的比表面积，保证了所述交换树脂的交换效果。
将所述水相以及油相添加到反应器中，开启搅拌，同时升温至75-78℃，其中搅拌转速为80-85r/min，搅拌1-1.5h后停止搅拌并保温2-3h，再升温至85-90℃，搅拌转速提高到90-100r/min，搅拌1-1.5h后停止搅拌并保温5-7h, 反应结束后用80-85℃热水将白球冲洗3-5次,放入65℃烘箱中烘干筛分制得粒径为100-150μm的所述交联聚苯乙烯白球骨架，所述交联聚苯乙烯白球骨架为凝胶型或大孔型，交联度在4%-20%，所述交联聚苯乙烯白球骨架合成过程采用分阶段循序加热以及逐渐提高搅拌速率的方式，用于使得制备的所述白球的形状更加圆润，不会出现其他方形的不合格产品，同时也给所述白球的开孔过程提供了更适合的反应条件，保证开孔率和开孔效果，进一步为后续的所述功能基团磺化反应提供良好的条件和基础。
所述均相湿化学法的过程原理是选择一种或几种需要的可溶性金属盐或氧化物，按所制备的原料的成分计量配制成溶液，使各元素呈离子或分子状态，再选择合适的沉淀剂或通过蒸发、升华、水解等操作，将金属离子均匀沉淀或结晶出来，再经处理到粉体，所述粉体晶相均一、粒径分布范围窄。
在本实施例中进行树脂强碱交换容量的损失率计算，将反应结束后过滤洗涤烘干得到所述阴离子交换树脂用纯水洗涤至pH=7，测得树脂强碱交换容量4.13mmol/g(干)，含水量为44.6%。将该树脂装入盛有纯水的不锈钢罐中，将不锈钢罐密闭并放置于90℃的恒温水浴锅中800h，取样再测树脂强碱交换容量为4.05 mmol/g(干)，计算树脂强碱交换容量损失率为1.9%，保证了所述合成方法生成的所述强碱性阴离子交换树脂具有较好的使用效果。
上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。