[发明专利]一种稀土改性强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及离子交换树脂技术领域，尤其涉及一种稀土改性强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的制备方法。

背景技术

离子交换树脂是一种化学性质稳定、分子量大、机械强度高、不溶于酸碱及有机溶剂、物化性能稳定、具有离子交换功能的高分子固体材料，一般由碳、氢、氧、氮和硫元素构成，由交联结构的高聚物骨架、骨架上连结的功能基以及功能基上可交换的离子组成。高聚物骨架具有立体的网络结构，高分子链之间相互交联，带有交换基团固定离子的功能基以化学键结合在交联结构的高分子基体上，可交换的离子以离子键和功能基结合，其电性与功能基相反，可以和外界带有同种电荷的离子相互交换，仅有自由电子对而不带电荷的功能基通过自由电子对结合离子、离子化合物和极性分子。电性相反的离子在溶液中可以解离，并在一定条件下可与其他符号相同的离子发生交换反应，其离子交换能力由固定在高分子基体骨架上的活性基团的性质决定。

离子交换树脂具有离子交换、脱水、脱色、吸附和催化等功能，目前已广泛应用于工程技术、科学研究、日常生活、医学和农业等领域，例如，可用于从生产工业用水中去除杂质、从生产工业废水或尾水中去除有毒有害物质、从稀溶液中富集提取贵重材料、从溶液中提取溶质等，也可用来确定杂质中所含有的各种物质以及研究化学物质的各种成分，还被用于各种有机物质合成工艺的催化剂。

聚苯乙烯磺酸型离子交换树脂由于其优良的离子交换性能、易再生性能以及物理化学性质稳定等优势，已被广泛应用于各个领域。但是现有的聚苯乙烯磺酸型离子交换树脂往往磺化效率低，副产物多，造成了得到的聚苯乙烯磺酸型离子交换树脂的机械强度、稳定性、离子交换速率和比表面积不是很理想，限制了其应用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种稀土改性强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的制备方法，其过程简单，条件温和，得到的离子交换树脂磺化率高，交换基团多，离子交换容量高，交换速率快，且机械强度和热稳定性好。

本发明提出的一种稀土改性强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将去离子水、聚乙烯醇、乙醇、氯化钠、过硫酸钠混合均匀，然后加热至55-65℃，搅拌至各原料完全溶解，然后冷却至温度为35-45℃得到水相；

S2、将对氯苯乙烯、苯乙烯、二乙烯苯、液体石蜡、正庚烷、环己酮、过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯加入水相中混合均匀，升温至60-75℃反应5-8h，再在80-90℃下反应3-6h，然后在91-95℃下反应0.5-1h，反应结束后经洗涤、过滤、干燥、过筛得到聚苯乙烯微球；

S3、将聚苯乙烯微球加入甲苯和硝基苯中进行溶胀，然后加入液态三氧化硫、磷酸三乙酯和乙酰磺酸酯，在50-60℃下反应4-5h，反应结束后得到离子交换树脂；

S4、将离子交换树脂清洗、过滤、干燥后加入反应装置中，然后加入硝酸钇和硝酸钠的混合水溶液，在温度为30-50℃、转速为5000-10000r/min的条件下搅拌2-4h，过滤后加入氢氧化钠和硝酸钠的混合水溶液，在室温下，以8000-10000r/min的转速搅拌20-50min，然后经静置、洗涤、过滤、干燥得到所述稀土改性强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。

优选地，在S1中，将去离子水、聚乙烯醇、乙醇、氯化钠、过硫酸钠混合均匀，然后加热至55-65℃，搅拌至各原料完全溶解，调节体系的pH值至中性。

优选地，在S2中，将对氯苯乙烯、苯乙烯、二乙烯苯、液体石蜡、正庚烷、环己酮、过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯加入水相中混合均匀后通入氮气20-35min。

优选地，在S3中，液态三氧化硫、磷酸三乙酯和乙酰磺酸酯的重量比为40-50：15-25：5-15。

优选地，所述稀土改性强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按重量份将130-200份去离子水、1-3份聚乙烯醇、3-5份乙醇、1-5份氯化钠、0.5-2份过硫酸钠混合均匀，然后加热至55-65℃，搅拌至各原料完全溶解，调节体系的pH值至中性，然后冷却至温度为35-45℃得到水相；

S2、按重量份将100-150份对氯苯乙烯、30-50份苯乙烯、30-50份二乙烯苯、2-8份液体石蜡、1-3份正庚烷、2-5份环己酮、0.5-1份过氧化苯甲酰和0.2-0.8份过氧化二异丙苯加入水相中混合均匀，通入氮气20-35min后升温至60-75℃反应5-8h，再在80-90℃下反应3-6h，然后在91-95℃下反应0.5-1h，反应结束后经洗涤、过滤、干燥、过筛得到聚苯乙烯微球；