[发明专利]改性双树脂离子交换剂、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及能够从液体混合物中吸附或选择性分离组分的离子交换剂，具体涉及一种改性的离子交换剂。

背景技术

离子交换树脂是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。

离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团，它即是交换官能团，在水溶液中能离解出某些阳离子(如H 或Na )或阴离子(如OH-或Cl-)，同时吸附溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子，即树脂中的离子与溶液中的离子互相交换，从而将溶液中的离子分离出来。

离子交换树脂根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂，根据树脂的物理结构分为凝胶型和大孔型。

凝胶型树脂具有高分子骨架，在干燥的情况下内部没有毛细孔，较适合用于吸附无机离子，它们的直径较小，一般为0.3～0.6nm，不容易再生。

大孔型树脂是在聚合反应时加入致孔剂，形成多孔海绵状构造的骨架，内部有大量永久性的微孔，再导入交换基团制成。大孔树脂内部的孔隙又多又大，表面积很大，活性中心多，离子扩散速度快。使用时的作用快、效率高，所需处理时间缩短。大孔树脂还有多种优点：耐溶胀，不易碎裂，耐氧化，耐磨损，耐热及耐温度变化，以及对有机大分子物质较易吸附和交换，因而抗污染力强，并较容易再生。

离子交换树脂依离子交换能力的特征可分为：

1. 强酸型阳离子交换树脂：主要含有强酸性的反应基如磺酸基（－SO₃H），此离子交换树脂可以交换所有的阳离子；

2. 弱酸型阳离子交换树脂：具有较弱的反应基如羧基（－COOH基），此离子交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca²⁺、Mg²⁺，对于强碱中的离子如Na⁺、K⁺等无法进行交换。

一般强酸性树脂可在所有pH值范围内操作，但其交换容量较小，而必须经常再生，此外又因再生效率较差，所需再生剂费较高，但可以除去所有硬度离子，或调节pH。弱酸性树脂具有较高的交换容量，再生效率较高，所需再生剂较少，但仅能在有限的pH值范围内操作，以及仅能除去暂时硬度离子。

US4500652公开了一种阳离子交换剂的制备方法，其中聚合的苯乙烯、二乙烯基苯和甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸烷酯悬浮液可不用溶胀剂进行磺化。然而所述方法要求作为磺化剂的硫酸浓度在95-100%。其缺点是磺化中产生的废硫酸再利用有很大限制；第二个缺点是等温分布，如在100℃、5小时时，它在控制技术和高能量消耗上要求高支出；第三个缺点是制备的阳离子交换剂产品中破裂珠比例在5-10%。

“王晓波.张晓慧. 用Al-型强酸性阳离子交换树脂除氟的试验研究.齐齐哈尔大学学报.Vol.16.No.4 Dec.2000”报道：将001×7强酸性阳离子交换树脂在不同条件下将硫酸铝溶液改型为Al-型，用于除氟，除氟容量最高是5.30mg/g,除氟后的树脂仍用硫酸铝再生。

“李华.孔令东. 改性阳离子交换树脂的制备及其除氟性能研究.中北大学学报.Vol.29.No.4 2008”报道了一种改性树脂，它是采用强酸性阳离子交换树脂001×7苯乙烯系磺酸钠型树脂为载体，负载H⁺、Al³⁺ 、La³⁺制成3种球状吸附剂，研究表明Al改性树脂除氟效果最好,最佳除氟条件下的吸附浓度为12mg/L。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种改性双树脂离子交换剂，它克服了一般强酸性离子交换树脂、弱酸性离子交换树脂、大孔型离子交换树脂、凝胶型离子交换树脂的缺点，综合了其优点，具有交换容量大、使用寿命长、不易破裂的特性。

本发明的目的之二是提供一种改性双树脂离子交换剂的制备方法。

本发明的目的之三是提供一种改性双树脂离子交换剂的用途。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种改性双树脂离子交换剂，它包括凝胶强酸型Al-型离子交换树脂和大孔弱酸型Al-型离子交换树脂。

本发明的改性双树脂离子交换剂综合了凝胶型树脂易于吸附无机离子、强酸型树脂适合在较宽pH值范围内操作、大孔型树脂不易碎裂且抗污染力强、弱酸型树脂再生效率大且交换容量高的优点，是一种新型高效的双树脂离子交换剂。

优选地，所述的凝胶强酸型Al-型离子交换树脂和大孔弱酸型Al-型离子交换树脂的摩尔质量比为(0.5-3):(1-4)。