[发明专利]一种双孔道大孔结构的高强度离子交换树及其脂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理凝结水用的离子交换树脂，具体涉及一种双孔道大孔结构的高强度离子交换树脂制备方法。

背景技术

离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。通常是球形颗粒物。离子交换树脂还可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类。

由于离子交换树脂使用方便，并可以再生重复使用，以及特殊的功能组合，离子交换树脂已经在工业生产和人民生活中得到广泛应用。如，火力发电和核能发电行业、石油化工行业、制药行业、冶金行业、生物工程、甜味剂等食品加工行业、饮用水处理和工业污水处理等等。

在如此广泛的应用中，有些应用由于被交换的离子游离在流速高压力大流体中，因此对树脂的机械强度和耐渗透强度有很高的要求。否则将会由于离子交换树脂的破碎而影响运行的效果或树脂的使用寿命。例如，在发电厂和石化厂，一般用水量很大。出于能源回收和水资源再利用的考虑，一般都有凝结水回收处理系统。其中离子交换单元为其重要的组成部分。由于凝结水的纯度较高，其回收系统离子交换单元的运行流速一般很高，线速度最高可达100~120m/hr。这就对离子交换树脂的强度提出很高的要求。

在现有技术中有关大孔型离子交换树脂的制备方法，有很多相关的研究报道，但具体有关如何能够提高大孔树脂的强度的报道却很少。因此有必要研制一种大孔型高强度的离子交换树脂及制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种高强度大孔型凝结水处理专用的高强度离子交换树脂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种具有双孔道大孔结构的高强度离子交换树脂，其特征在于，该高强度离子交换树脂由重量百分比为83%~92%的苯乙烯系和/或丙烯酸系基体、重量百分比为6%~15%的交联剂和重量百分比为0.2%~2%的引发剂聚合后成聚合体，所述聚合体在聚合过程中，在两种不同致孔剂的作用下形成具有均布大孔道和小孔道的多孔海绵状构造的骨架，所述大孔道的平均孔径为500~1500nm是小孔道平均孔径的2~3倍或以上。

其中优选的技术方案是，所述聚合体中的单体是具有单个双键的自由基聚合单体，所述自由基聚合单体包括苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯腈和醋酸乙烯酯中的一种或其任意组合。

优选的技术方案还有，所述交联剂为具有两个或以上双键的自由基聚合单体，所述自由基聚合单体包括二乙烯基苯、三乙烯基苯、甲基丙烯酸二乙二醇酯、三烯丙基异氰酸酯和二烯丙基二乙二醇醚中的一种或其任意组合。

优选的技术方案还有，所述引发剂为自由基聚合引发剂包括过氧化物类、偶氮类、二硫化物类、氧化还原类、双官能团和多官能团类、以及大分子类；其中，氧化物类自由基聚合引发剂包括过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化二碳酸二异丁酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二（对叔丁基环己）酯中的一种或其任意组合；偶氮类自由基聚合引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈和偶氮二异丁酸甲酯中的一种或其任意组合。

本发明的技术方案还设计一种具有双孔道大孔结构的高强度离子交换树脂制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下工艺步骤：

S1：将重量百分比为83%~92%的苯乙烯系和/或丙烯酸系基聚合单体、重量百分比为6%~15%的交联剂、单体重量百分比为3%~10%的大孔致孔剂和重量百分比为10%~50%的小孔致孔剂混合，并使大孔致孔剂和小孔致孔剂完全溶解后，升温至70~85℃，最好78-82℃；

S2：向S1步升温后的混合物中加入0.1%~1.0%的氧化物类自由基聚合引发剂和0.1%~1.0%偶氮类自由基聚合引发剂，同时搅拌使其溶解并混合均匀，至此制成油相混合物；

S3：将S2步得到的油相混合物加入到70~85℃，最好78-82℃的水相中，然后搅拌并调节搅拌速度以使油滴的大小适中，然后在70~85℃，最好78-82℃下进行保温反应6小时，再升温至95~98℃下进行保温反应3小时；

S4：将S3步得到聚合物经冷却水洗涤并烘干后，筛分出合适粒度的聚合物微球；