[发明专利]一种耐酸高机械强度磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换微球树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种属于树脂材料领域，具体涉及一种耐酸高机械强度磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换微球树脂及其制备方法。本发明利用硅烷偶联剂对磁性材料进行包裹，将表面包覆有氧化硅层和疏水层的磁性颗粒与有机单体共混聚合得到一次聚合白球；将处理后的一次聚合白球浸没在二次单体相中溶胀后，分散于水相中进行二次聚合，得到具有互穿聚合物网络结构的磁性聚合物微球，再水解即得本发明的树脂。按照本发明的方法制备的树脂，树脂粒径50～500微米，转型膨胀率为40～65％，磨后圆球率≥80％，树脂在经过1mol/L盐酸溶液浸泡24小时后，铁量溶出为0.05～1.0％。本发明的树脂可用于各种废水、饮用水或自然水体中重金属离子、氨氮、等阳离子物质的分离或去除。

技术领域

本发明属于树脂材料领域，具体涉及一种耐酸高机械强度磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换微球树脂，另外，本发明还涉及该树脂的制备方法。

背景技术

丙烯酸系弱酸阳离子交换树脂因其具有较高的交换容量和良好的再生性能在水处理、药物纯化及物质分离等方面得到了广泛应用。传统的丙烯酸系弱酸阳离子交换树脂粒径为 0.3mm～1.2mm，在应用时多采用固定床工艺，使树脂在应用时传质阻力大、处理水量低，增加了运行成本。若在粉末树脂球内部掺入小粒径的磁性颗粒使树脂具有磁性，不仅可以解决树脂的分离问题，还可使用全混式接触池工艺进行操作，从而极大地增加处理水量，降低投资和运行成本。

然而，目前对磁性弱酸阳离子交换树脂的合成技术仍不完善。在美国专利US2642514A1公开的一种磁性树脂合成方法，其通过预聚合的方式使磁性颗粒在单体中均匀分散。国内学者也相应开发了具有磁性的丙烯酸系离子交换树脂材料，如专利CN101781437A公开的磁性丙烯酸系强碱阴离子交换微球树脂和专利 CN101948554A公开的磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换微球树脂。这些专利虽对如何合成丙烯酸系磁性微球进行了介绍，然而，并未对磁性树脂微球的抗酸性能进行研究和评价。

事实上，丙烯酸系阳离子弱酸树脂多采用酸溶液进行再生，其必然会腐蚀掺杂在树脂内的磁性材料，这不仅会逐渐降低磁性树脂的分离性能，也会在反应体系中增加新的杂质，对后续处理产生不利影响。在专利CN105118598A中公开了一种耐酸性磁性粒子，其结构为磁性核-氧化硅层-疏水层-氧化硅层，可以耐受1-2mol/L 的盐酸和硫酸，然而，此方法的基础是利用纳米磁性材料表面的羟基进行反应，对种类繁多的亚微米级磁性材料并不适用。另一方面，丙烯酸系骨架的树脂机械强度相对于苯乙烯骨架树脂较差，且丙烯酸系弱酸阳离子交换树脂在用酸和碱进行转型的时候体积变化较大，使得树脂球内的磁性颗粒从树脂骨架脱落或树脂胀裂，这不仅进一步降低了树脂的强度，还增大了磁性材料溶出的风险，造成二次污染。

综上，现有的磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换树脂在耐酸性能和机械强度方面还有所欠缺。如何制备具有良好的耐酸性能和高机械强度的磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换树脂仍然是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种耐酸高机械强度磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换微球树脂，可以解决磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换微球树脂耐酸腐蚀差、机械强度低的问题。

本发明的另一目是提供一种上述耐酸高机械强度磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换微球树脂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明的树脂是具有互穿聚合物网络结构的磁性聚合物微球，在微球内部含有磁性颗粒，该磁性颗粒的表面包覆有氧化硅层和疏水层。进一步优选，聚合物为丙烯酸系弱酸阳离子交换树脂。

本发明的一种耐酸高机械强度磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换微球树脂，该微球树脂的粒径为50～500微米。

本发明所用的磁性颗粒粒径为0.005～1μm。