[发明专利]一种含酯基高比表面积吸附树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子吸附树脂及其制备方法技术领域，更具体地说，涉及一种含酯基高比表面积吸附树脂及其制备方法。

背景技术

树脂吸附分离技术由于其具有工艺简单、运行费用低、树脂可再生使用、环境友好等优势，近年来，已经广泛用于化工废水的治理与资源化中，特别是一些难生物降解的有机化工废水。比如，盐含量高、可溶性有机物浓度高、酸碱性强的废水的治理，一直是树脂法的研究热点。采用疏水性的吸附树脂很难吸附水溶性较高的有机物，而采用极性较强的离子交换树脂又会受到盐的干扰。有研究发现，采用含酯基的中极性吸附树脂可以从高盐含量的酸性废水中选择性吸附分离磺酸盐类有机物（Pan, B.J.; Zhang, W.M.; Pan, B.C.; Qiu, H.; Zhang Q.R.; Zhang, Q.X.; Zheng S.R. Environ. Sci. Technol. 2008, 42, 7411–7416），其主要机理是酯基在酸性条件下质子化，并与磺酸基阴离子形成静电引力。另外，水溶性有机物污染物大多含有各种极性基团（如，-COOH, -NH₂, -OH等），这些基团可与酯基形成氢键作用，因此，含酯基吸附树脂对这些水溶性有机物有较高的吸附选择性。但是，这类树脂大多比表面积较低，只有500m²/g左右（如，罗门哈斯知名商业化产品Amberlite XAD-7）。树脂比表面积低，直接影响树脂的吸附量，使得再生更加频繁，从而增加了运行费用。

后交联法是提高树脂比表面积所常用的方法，传统的苯乙烯系树脂骨架可通过的氯甲基化、傅氏烷基化的后交联反应来提高吸附树脂的比表面积（Davankov V.A.; Rogozhin S.V.; Tsyurupa M.P. Polym. Sci. Polym. Symp, 1974, 47:95-102），但是该方法仅限于苯乙烯-二乙烯苯系树脂骨架。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明针对含酯基的中极性吸附树脂比表面积普遍比较低的缺陷，提供了一种含酯基高比表面积吸附树脂及其制备方法，通过本发明可以合成比表面积高，对有机物吸附容量大的树脂。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种含酯基高比表面积吸附树脂，其结构单元如下：

其中R为：H或CH₃。

树脂的结构特征为不透明或半透明的球形珠体，粒径为0.3-0.85mm，含水率为55-65%，比表面积大于600m²/g。

本发明的一种含酯基高比表面积吸附树脂的制备方法，其步骤为：

1）常温下，将分散剂和NaCl溶解于水中，配成水相，其中分散剂和NaCl的质量百分百浓度分别为0.5-1%和5-10%；

2）有机相由苯乙烯、酯类交联剂、致孔剂、调节剂、引发剂组成，其中苯乙烯和酯基交联剂组成反应物，两者的质量比为：1:1-1:3；致孔剂和反应物的质量比为：1:1-4:1；调节剂和反应物的质量比为：0-1:10；引发剂和反应物的质量比为：1:150-1:50，将上述有机相混合均匀，至引发剂完全溶解；

3）将水相倒入反应器中，再将有机相倒入反应器中，水相和有机相的体积比为1:2-2:1；通入氮气吹扫反应器5-10分钟，吹扫后关闭氮气并开始搅拌，搅拌速度为100-250 rpm，使有机相在水相中分散成300-900 μm的油珠，升温至50-75℃，反应2小时，再继续升温至80-95℃，反应5-15小时后停止加热，保持搅拌至温度降为室温，然后继续逐步升高温度，蒸出致孔剂，经洗涤并干燥得到树脂中间体；

4）将上述树脂中间体转入反应器中，加热惰性溶剂充分溶胀后，加入10-30%树脂中间体质量的路易斯酸催化剂，升温至75-125℃，反应2-15小时后停止加热，保持搅拌至温度降到室温，然后继续逐步升高温度，蒸出溶胀剂，洗涤树脂并烘干，即得含酯基高比表面积吸附树脂。

一种含酯基高比表面积吸附树脂的制备方法，步骤1）中所述分散剂为明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素或甲基羟丙基纤维素中的一种或两种的混合物。