[发明专利]一种酚醛-聚丙烯酸系互贯结构的高机械强度阴离子交换树脂及其制备方法

说明书

本发明属于树脂材料领域，具体涉及一种酚醛‑聚丙烯酸系互贯结构的高机械强度阴离子交换树脂及其制备方法。其中，制备方法包括以下步骤：（1）将酚类化合物、醛类化合物和聚丙烯酸系阴离子交换树脂混合均匀；（2）分离出步骤（1）得到的混合液中的树脂，与分散相混合后，加入表面活性剂和酸性或碱性催化剂，在35~105℃进行反应；（3）将步骤（2）得到的树脂清洗至中性，再与分散相混合，加入碱性催化剂，在35~105℃进行反应，待反应完成后，分离出树脂，清洗至中性，即得。本发明制备的树脂机械强度显著提高，磨后圆球率最高可达到99.9%，且该树脂具有较大的强碱阴离子交换容量，可用于实际废水中阴离子污染物的去除。

技术领域

本发明属于树脂材料领域，具体涉及一种酚醛-聚丙烯酸系互贯结构的高机械强度阴离子交换树脂及其制备方法。

背景技术

树脂材料因其结构可调控、吸附容量高、选择性强和易脱附再生等优势，被广泛用于水处理中。聚丙烯酸树脂和聚苯乙烯树脂是目前应用最为广泛的两类树脂，但是对于亲水性较强的有机污染物，聚丙烯酸系树脂在吸附和再生性能上优于聚苯乙烯系树脂。磁性聚丙烯酸树脂的进一步开发，如专利CN101781437A公开的磁性丙烯酸系强碱阴离子交换微球树脂，该聚丙烯酸树脂因具有磁性而使得在实际水处理中更容易被分离，从而在水处理工艺上实现了全混式接触池工艺代替固定床工艺，进而降低水处理运行成本。该类树脂能够通过离子交换作用有效的去除水体中有机质，消毒副产物以及硝酸盐、硫酸根等阴离子，使得其在饮用水处理中也有较为广泛的应用。

但是，无论是磁性或者非磁性的聚丙烯酸树脂，该类树脂的合成需要使用丙烯酸酯或丙烯酸缩水甘油酯作为单体，从而造成合成后的树脂机械强度较差，使得其在水处理相互接触与摩擦过程中产生5-10 µm的树脂悬浮颗粒，导致树脂损失和水体的二次污染。目前，有些研究者为了提高聚丙烯酸树脂的机械强度，采用不同的合成方法和工艺，如调整交联剂种类和含量、优化单体的配比和改变实验条件等，但聚丙烯酸树脂的机械强度提高并不明显。虽然有些研究者通过将无机纳米颗粒引入聚丙烯酸树脂颗粒以改变其机械强度，如专利CN107754867A所公开的使用原位法将磁性颗粒引入聚丙烯酸树脂，然后使用硅烷偶联剂包裹磁性聚丙烯酸树脂，得到了机械强度较高的磁性聚丙烯酸树脂，但是该方法合成后的树脂在水处理过程中，也会存在一定程度无机磁性颗粒的脱落现象，从而影响处理后的水质。另外，专利CN1470541A和专利CN1050882A公开了使用阳离子交换树脂作为催化剂制备酚醛类树脂的方法，但是与本专利所公开的一种酚醛聚丙烯酸系互贯结构的高机械强度阴离子交换树脂和制备方法均不同。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上， 提供一种酚醛-聚丙烯酸系互贯结构的高机械强度阴离子交换树脂。

本发明的另一目的是提供一种上述酚醛-聚丙烯酸系互贯结构的高机械强度阴离子交换树脂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种酚醛-聚丙烯酸系互贯结构的高机械强度阴离子交换树脂，它是由以下步骤制成的：

（1）将酚类化合物、醛类化合物和聚丙烯酸系阴离子交换树脂均匀混合；

（2）分离出步骤（1）得到的混合液中的树脂，与分散相混合后，加入表面活性剂和酸性或碱性催化剂，在35~105℃进行反应；

（3）将步骤（2）得到的树脂清洗至中性，再与分散相混合，加入碱性催化剂，在35~105℃进行反应，待反应完成后，分离出树脂，清洗至中性，即得。

在一种优选方案中，本发明提供的树脂通过磨后圆球率测试（国标GB/T 12598-2001），其磨后圆球率为80.0~99.9%；交换容量为2.5~4.8 mmol/g；含水率为30~85%。

一种酚醛-聚丙烯酸系互贯结构的高机械强度阴离子交换树脂的制备方法，它包括以下步骤：

（1）将酚类化合物、醛类化合物和聚丙烯酸系阴离子交换树脂均匀混合；