[发明专利]一种偕胺肟基吡啶螯合树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种偕胺肟基吡啶螯合树脂及其制备方法，偕胺肟基吡啶螯合树脂的结构单元如下：本发明偕胺肟基吡啶螯合树脂制备简单、成本低廉、对不同重金属水体的可适性强；肟基含有氧原子，能与软金属离子发生有效地键合，此外吡啶氮原子不易发生质子化，且与重金属离子可形成反馈π键，因此在酸度较高时仍然对重金属离子具有较大的去除能力；可应用于复杂水体中重金属的去除以及环境分析中交界重金属与软金属的分离与预富集等领域，经济效益和环境效益显著。

技术领域

本发明涉及一种偕胺肟基吡啶螯合树脂及其制备方法，属于改性树脂领域。

背景技术

重金属污染已经成为威胁人类发展的重大环境问题，而重金属废水又是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水，重金属不能被微生物降解为无害物，因此需要对其进行有效的去除。

工业废水中的重金属离子通常与无机盐、有机质等共存于酸性环境中，碱(土)金属离子和氢离子的存在会对吸附位点产生强烈的竞争效应而严重削弱重金属离子去除效率，常规的离子交换树脂不能有效地选择性去除和分离回收此类复杂水体中的重金属离子。

由于常规含氮螯合树脂在高酸高盐环境中存在吸附容量明显降低等问题，而通过构造树脂骨架结构，同时修饰吡啶基和肟基双功能基，设计合成具有抗酸抗盐特性的偕胺肟基吡啶螯合树脂用于重金属吸附未见报道。

发明内容

针对现有技术中螯合树脂在高酸高盐环境中吸附容量明显降低等问题，本发明提供了一种偕胺肟基吡啶螯合树脂及其制备方法，偕胺肟基吡啶螯合树脂可用于选择性吸附分离重金属离子，适于矿冶生产母液提纯、高酸高盐复杂体系中重金属的去除以及环境分析中重金属的分离与预富集等领域，经济效益和环境效益显著；制备方法成本低廉、操作简单。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种偕胺肟基吡啶螯合树脂，其结构单元如下：

申请人经研究发现，同一螯合树脂中肟基与吡啶基两个基团的同时存在，使得树脂对重金属离子的吸附能力显著提高，本发明制得的偕胺肟基吡啶螯合树脂具备重金属高选择性、耐酸性、无机盐高耐污性等特性，是一种杂环氮原子多齿配位基螯合树脂，一方面由于吡啶环的拉电子效应，吡啶环上的氮原子电子云密度降低，不易质子化，且与重金属离子可形成反馈π键，抗酸性能力增强；另一方面由于肟基中含有氧原子，使得对软金属离子有好的去除能力，且氧原子与吡啶环中的氮原子可协同螯合多种重金属离子，形成稳定的配合物，且络合过程中不与共存碱(土)金属离子键合，表现出优异的吸附特性和高选择性分离能力，因此，本发明螯合树脂可适用于选择性分离回收重金属离子，在电子电镀、湿法冶金等领域具有广泛的应用价值。

本申请树脂呈淡黄色，粒径为0.20～0.90mm。

本申请偕胺肟基吡啶螯合树脂的功能基团为吡啶基、氨基和肟基，功能基团含量为1.50～1.96mmol/g。

申请人经研究发现，该树脂通过氮、氧原子的螯合作用吸附重金属离子，可形成稳定的环状螯合结构：

式中，M为重金属离子。

上述偕胺肟基吡啶螯合树脂的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：

1)制备聚苯乙烯-二乙烯苯树脂；

2)将步骤1)所得的聚苯乙烯-二乙烯苯树脂氯甲基化，得到氯甲基化低交联大孔聚苯乙烯-二乙烯苯树脂；

3)将步骤2)所得物料经索氏抽提器抽提10-20小时，然后加入树脂重量50～70倍的甲苯、树脂重量1～5倍的3-氨基-6-氰基吡啶和树脂重量2～4倍的碳酸钠，在55～95℃下反应8～20小时，得黄色3-氨基-6-氰基吡啶螯合树脂；