[发明专利]超级螯合离子交换树脂

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能高分子材料，特别涉及聚苯乙烯侧链接季铵基和席夫碱以及偕胺肟三种功能基的高分子材料，用作螯合离子交换树脂，属于功能材料领域。用于水资源和饮品中重金属离子的检测和去除。 

技术背景

由聚苯乙烯和聚丙烯酸酯携带席夫碱、偕胺肟、胺基、羧基、膦酸基、巯基、羰基等功能基团而产生的两大系列离子交换树脂、薄膜或纤维材料是现代化工、轻工酿酒、工业水处理、矿产冶金等行业常使用的功能材料，目的是除去或提取诸如Ca²⁺、Mg²⁺、Hg²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺、Au³⁺或Cu²⁺等金属离子。传统的离子交换功能材料仅仅具有预浓缩、分离、富集、回收重金属离子的功能或作用，但不具备对金属离子的检测、识别、分析功能，尤其是无法标示或及时显示离子交换功能材料的饱和吸附状态。近年来报道的荧光化学传感器检测技术和离子智能识别技术等可以实现多种金属离子的原位识别和检测，这些技术具有检测程序简便、检测灵敏、识别敏感、分析检测结果重现性高等特点。但是目前所使用的金属离子传感器和金属离子智能识别材料的化学结构复杂，合成成本高，同时它们也仅仅具有分析识别功能，不具有分离、富集、回收金属离子的的功能或作用。因此，人们急盼寻找到一种兼有原位检测、浓度分析、种类分离、富集回收水系中金属离子的新材料，并要求其具有实时表达吸附金属离子饱和状态的特性，方便于工矿企业生活污水处理池中的实用操作处置和海水中提取金属离子。 

鉴于现有技术方法和材料存在的问题，本发明提供一种超级螯合离子交换树脂，所述的超级螯合离子交换树脂指的是聚苯乙烯高分子侧链键合季铵基、席夫碱和偕胺肟三种功能基团。所述的季铵基具有阴离子交换功能，是水溶液中提取UO₂²⁺、UO₂(SO₄)₃^4-或UO₂(CO₃)₃^4-的功能基；所述的席夫碱具有与Zn²⁺、Cu²⁺、Pd²⁺或Ni²⁺等重金属离子的荧光显色性质；所述的偕胺肟具有选择性螯合吸附UO₂²⁺、UO₂(CO₃)₃^4-、Au³⁺或Ag⁺的功能，所以本发明提供的超级螯合离子交换树脂具有原位检测、荧光分析、高效分离、显现吸附状态、再生容易、能回收各水系中贵重金属离子以及重金属离子的功能或作用。 

发明内容

本发明提供的超级螯合离子交换树脂，具有通式(Ⅰ)所示化学结构： 

其中通式(Ⅰ)中 指的是交联或未交联的聚苯乙烯树脂球，Q选自取代或未取代的苯环、萘环、吡啶环、喹啉环、苯并噻唑环、苯并咪唑环或苯并噁唑环中的一种。 

本发明提供的通式(Ⅰ)超级螯合离子交换树脂在1～14pH值范围内的各水系中，呈现不同电荷状态，对金属离子的络合能力有所变化，尤其是对重金属离子的络合吸附能力强，进而产生分离重金属离子的功能。 

本发明所述的通式(Ⅰ)超级螯合离子交换树脂吸附金属离子后，可使用价廉的盐酸、硝酸、硫化碱或硫化铵方便脱附其所吸附的金属离子，并回收金属离子，同时所述的通式(Ⅰ)超级螯合离子交换树脂也得以再生，循环使用安全有效。 

本发明所述的通式(Ⅰ)超级螯合离子交换树脂的制备原料包括：氯甲基化聚苯乙烯大孔树脂球(简称为氯球)、双(2-氰乙基)胺、5-氯甲基水杨醛、邻氨基苯甲酸、对氨基苯甲酸、邻氨基苯酚、2-氨基-1-萘甲酸、2-氨基吡啶、6-氨基喹啉、5-氨基-8-羟基喹啉以及乙酸乙酯、二噁烷、丙酮等有机溶剂均属商品，易于购得。所述的通式(Ⅰ)超级螯合离子交换树脂的制备技术简便易行，各步骤收率高，三废少，所述的超级螯合离子交换树脂价格低。 

综上所述，本发明提供的通式(Ⅰ)超级螯合离子交换树脂具有对多种金属离子荧光显色分析、去杂分离、萃取富集等功能，所以是工矿企业处理废水和回收多种金属离子的高效材料。