[发明专利]聚丙烯腈螯合树脂金属吸附剂的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型聚丙烯腈螯合树脂金属吸附剂的生产方法，具体涉及一种对食品中重金属离子具有选择性吸附、吸附性能好、可重复利用的改性螯合树脂材料及其生产方法。

背景技术

生命有不可承受之“重”。随着中国各产业工业化的发展，重金属的污染问题已经为食品安全的重大的问题。但是由于重金属的种类多、浓度低、样品的高度复杂性以及基体干扰非常严重，虽然近几年来出现了很多灵敏度和选择性很高的仪器分析分析，但是费用较高，不利于我国大多数中小型食品生产经营企业，因此较为经济的分光光度计成为重金属污染物测定的主要仪器。但是一般的分光光度计检测限较高，必须对样品中的重金属预先进行有效的分离和与富集，从而使得分光光度法的时效性、灵敏度和选择性都有很大的提高，在很大程度上完全可以达到与其它仪器分析方法相媲美的效果。而螯合树脂是一种性能优良的分离富集材料，具有吸附容量大、富集选择性较好、操作简便、树脂易再生以及耐酸碱等优点，在选择性分离富集水溶液中的痕量金属离子等方面应用十分广泛。

聚苯乙烯系螯合树脂被广泛应用于重金属离子的选择性分离回收，但存在合成过程污染环境、洗脱率低等缺点。聚丙烯腈螯合树脂具有优良的化学稳定性，通过加成反应进行表面改性后的新型聚丙烯腈螯合树脂，具有原子利用率高、无环境污染等显著优点的同时，将对更多重金属离子具有更好的吸附解吸性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低廉的聚丙烯腈螯合树脂吸附剂的生产方法，采用该方法生产而得的新型聚丙烯腈螯合树脂金属吸附剂对Hg(II)离子有较高的选择性吸附。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种聚丙烯腈螯合树脂金属吸附剂的生产方法，包括以下步骤：

①、将聚丙烯腈微球（聚丙烯腈系共聚体）加入至反应溶剂中，浸泡20~28小时，从而使聚丙烯腈微球溶胀后；

②、在步骤①的所得物（即溶胀后的聚丙烯腈微球和剩余的反应溶剂）中加入作为配体的2-氨基苯并噻唑(ABT)、以及加入作为催化剂的金属钠，在氮气保护下于130~150℃，以200~300 r/min的转速搅拌反应11~13小时；反应结束后，过滤，所得的滤饼为改性后的聚丙烯腈螯合树脂；

聚丙烯腈微球：2-氨基苯并噻唑(ABT)：金属钠的重量比为1：7~8：2~3；

③、将改性后的聚丙烯腈螯合树脂用反应溶剂浸泡洗涤至洗涤液为无色，再依次用去离子水、乙醇、乙醚洗涤数次，然后用蒸馏水洗涤，接着依次进行碱洗、水洗、酸洗和水洗，40~60℃下干燥至恒重，得聚丙烯腈螯合树脂金属吸附剂。

作为本发明的聚丙烯腈螯合树脂金属吸附剂的生产方法的改进：步骤①和步骤③中的反应溶剂均为乙二醇（ED）。

本发明以聚丙烯腈微球（聚丙烯腈系共聚体）为母体，2-氨基苯并噻唑(ABT)为配体，对聚丙烯腈微球（聚丙烯腈系共聚体）进行化学改性，得聚丙烯腈螯合树脂金属吸附剂。

在本发明中：

聚丙烯腈微球（聚丙烯腈系共聚体）选用D－160型大孔吸附树脂，例如可购自中蓝晨光化工研究院。

在步骤①中，聚丙烯腈微球要求被完全浸没在反应溶剂中。例如，每500 mg聚丙烯腈微球配用300~500 mL的反应溶剂。

上述步骤③中的“依次进行碱洗、水洗、酸洗和水洗”为常规操作方式，即为：将前一步骤的所得物先进行碱洗（放入浓度为1mol/L的NaOH溶液中浸泡1~3小时）；然后水洗至洗涤液为中性；再进行酸洗（将水洗后的所得物放入浓度为1mol/L的HCl溶液中浸泡1~3小时）；然后水洗至洗涤液为中性。

本发明运用红外技术方法，对合成的新型聚丙烯腈螯合树脂金属吸附剂进行结构鉴定，探讨反应路径及树脂结构。具体如下：

①取少量聚丙烯腈微球（聚丙烯腈系共聚体）与KBr混合，研磨、压片，在NICOLET-380红外光谱仪上测定其红外光谱，光谱范围4000 cm^-1~400 cm^-1，分辨率为4 cm^-1，扫描次数为32次。

②按照上述步骤①中的方法分别测定本发明所得的聚丙烯腈螯合树脂金属吸附剂和配体2-氨基苯并噻唑（ABT）的红外光谱。

③通过对聚丙烯腈微球、配体以及合成后的新型聚丙烯腈螯合树脂的红外图谱的对比分析，推测出树脂合成反应的可能反应路径及树脂结构。

采用本发明方法生产而得的聚丙烯腈螯合树脂金属吸附剂，进行如下的实验：

一、重金属离子吸附实验：