[发明专利]一种二环己胺修饰的离子交换树脂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子交换树脂及其制备方法，具体地说，是指一种二环己胺修饰的离子交换树脂及其制备方法与应用。

背景技术

芳香磺酸类化合物是制药、染料和皮革等工业生产中的重要中间体。由于其生产过程一般采用磺化工艺，其生产废水常为酸性，且含有高浓度硫酸盐。目前处理此类废水的方法主要有生物法、高级氧化法、萃取法、吸附法等，由于芳香族磺酸化合物是可生化降解性较差的一类化合物，采用生物法一般需要培养特殊的专用菌，且效果欠佳；而采用高级氧化法强化了传统氧化法的处理效果，有助于提高有机物的降解效率，但所需的氧化剂或催化剂往往价格较贵，导致处理成本较高；萃取法可从废水中回收原料或中间体，但萃取法不可避免地存在因萃取剂的溶解和夹带而流失到水相的现象，容易造成二次污染。树脂吸附法具有操作简单、固液分离容易、在废水中不引入新的污染物、易于实现工业化等特点，近年来，已被成功应用于有机废水处理领域。由于芳香磺酸类化合物可电离为有机阴离子，可采用阴离子交换树脂吸附。但由于实际废水中往往含有高浓度的硫酸盐，硫酸根离子的竞争作用导致现有离子交换树脂对芳香磺酸的吸附性能急剧下降，导致采用离子交换树脂处理芳香磺酸类化合物废水的应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种二环己胺修饰的离子交换树脂及其制备方法与应用，通过本发明可以合成具有二环己胺功能基团，能够从含有高浓度硫酸盐废水中选择性吸附分离芳香磺酸类化合物的离子交换树脂。

本发明采用的技术方案：一种二环己胺修饰的离子交换树脂，其基本结构单元如下：

从其结构单元可以看出，其功能基团为二环己胺基团：

所述的二环己胺修饰的离子交换树脂，其弱碱交换容量为1.29～2.94mmol/g。

一种制备上述的二环己胺修饰的离子交换树脂的方法，先采用悬浮聚合法制备交联度为4～12％的大孔苯乙烯-二乙烯苯共聚物即树脂白球，再经氯甲基化反应得到树脂氯球，再利用惰性有机溶剂将树脂氯球充分溶胀，在常温下，滴加入二环己胺，升温至50～80℃，搅拌反应4～12h，可得二环己胺修饰的离子交换树脂。

作为优选，所述惰性有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

作为优选，所述二环己胺的用量为树脂氯球质量的2～8倍。

一种上述二环己胺修饰的离子交换树脂的应用，所述离子交换树脂应用于芳香磺酸废水吸附处理中，所述的芳香磺酸废水为含有高浓度共存竞争性硫酸根离子的废水。

本发明提供的一种二环己胺修饰的离子交换树脂具有制备简单、成本较低等特点；利用二环己胺功能基上的两个环己烷基团有效增强树脂的疏水性，并利用其独特的空间构型实现对树脂功能基团的切割电荷效应而减弱树脂对硫酸根的亲和性，从而有效提高其对含有高浓度硫酸盐的废水中芳香磺酸类化合物的吸附选择性。

有益效果：本发明提供的离子交换树脂能有效降低废水中共存硫酸根的竞争效应，提高其对含有高浓度硫酸盐的废水中芳香磺酸类化合物的吸附选择性，吸附效果明显好于商品化离子交换树脂，可广泛应用于芳香磺酸废水的处理与资源回收。本发明采用二环己胺修饰得到的含二环己胺基团的离子交换树脂，易于合成，性能稳定，成本较低，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明：

一种二环己胺修饰的离子交换树脂，其基本结构单元如下：

从其结构单元可以看出，其功能基团为二环己胺基团：

二环己胺修饰的离子交换树脂功能基上的两个环己烷基团有效增强树脂的疏水性，并利用其独特的空间构型实现对树脂功能基团的切割电荷效应而减弱树脂对硫酸根的亲和性，从而有效提高其对含有高浓度硫酸盐的废水中芳香磺酸类化合物的吸附选择性。

所述的二环己胺修饰的离子交换树脂，其弱碱交换容量为1.29～2.94mmol/g。

一种二环己胺修饰的离子交换树脂的制备方法，先采用悬浮聚合法制备交联度为4～12％的大孔苯乙烯-二乙烯苯共聚物即树脂白球，再经氯甲基化反应得到树脂氯球，将树脂氯球溶胀于N,N-二甲基甲酰胺中，在常温下，滴加入二环己胺，升温至50～80℃，搅拌反应，可得二环己胺修饰的离子交换树脂。加入二环己胺试剂用量为树脂氯球质量的2～8倍，反应时间为4～12h，通过控制树脂氯球的氯含量、二环己胺试剂用量以及反应时间，可制得系列二环己胺修饰的离子交换树脂。