[发明专利]一种用于去除水中全氟化合物的复合型大孔吸附树脂

说明书

本发明公开了一种用于去除水中全氟化合物的复合型吸附树脂。通过引入功能基团改性大孔吸附树脂，基于疏水‑电荷协同作用对水中全氟化合物进行吸附，提高了吸附容量和效率。本发明将骨架分子中残留悬挂双键环氧化，再对其进行开环，接枝胺基功能基团，利用电荷作用提高树脂对吸附质吸附效果。本发明最终得到微孔结构适中，粒径分布窄、孔径均匀、高比表面积，并带有特定官能团的复合型吸附树脂，有效提高了对水中全氟化合物的筛分能力和吸附率。

技术领域

本发明涉及一种用于去除水中全氟化合物的复合型大孔吸附树脂，更具体的说，本发明涉及一种用于去除水中全氟化合物的复合型大孔吸附树脂及其制备方法和应用，属于功能高分子材料及环保领域。

背景技术

全氟辛烷磺酸盐(Perluorooctane Sulfonate)作为全氟化合物的最终降解产物，其结构中含有多个碳氟长链、磺酸、羧酸等基团，导致其同时具有疏水、疏油的特性。由于C-F键具有强极性，使得PFOS成为最难分解的有机污染物之一。由于PFOS对环境和人体的危害，全球范围内已经陆续开始终止相关产品的生产。

传统材料如棉类、纤维素、尼龙及反渗透膜均可用于全氟化合物的清除，如专利CN102489260B、CN102500338B、CN105776404A、CN103408103A分别阐述上述材料应用方法，具有一定的推广可能，但由于清除效率低或因成本问题，工业应用较少。另外，一些新型处理方法如光辐射、光催化、分子印迹、诱导电化学等方法对水中微量全氟化合物实现降解，在专利CN104193056B、CN108264127A、CN105001371B中均有提及，但由于条件苛刻，操作困难，能耗高等原因，实际应用无法大规模推广。

根据PFOS分子特性，阴离子交换树脂及孔径适当的活性炭材料能够有效的去除水中微量污染物。公开号为CN101605728B的专利中详述了离子交换树脂，特别限定了含有C8以上的季胺型阴离子树脂在水处理方面的应用，由于离子交换树脂成本较高及交换容量不高，应用方面，处理效率有限；活性炭(颗粒或粉末)作为最常用的过滤、吸附材料在专利CN106732379A、CN108144572A中被应用于全氟辛酸的清除。

因此，用于水中去除全氟化合物的现有技术中，还缺乏成本较低、操作简便、同时处理高效的吸附剂。

发明内容

本发明专注于吸附量大、易于洗脱、使用周期长的大孔吸附树脂制备，从高分子结构设计入手，选择常用的二乙烯苯作为共聚单体和交联剂，通过调节致孔剂比例制备出适当孔结构的大孔吸附树脂，通过有机过氧酸对树脂中残留悬挂双键进行环氧化，再利用胺化亲核试剂对环氧基团进行开环并接枝胺基功能基团，制备出以疏水作用为主兼顾电荷作用的复合型树脂。发明所述树脂产品具有合理的微观结构，如比表面积、孔径、粒径分布，接枝了对全氟酸类、全氟磺酸盐具有强电荷作用功能的基团，使树脂能够有效地去除水中全氟辛酸(或盐)污染物。

为了实现上述发明目的，本发明采用技术方案分三步进行：聚苯乙烯大孔吸附树脂基球的制备、基球上残余悬挂双键环氧化得到树脂中间体、树脂中间体上环氧基团官能化。

具体方案包含以下步骤：

步骤一：聚苯乙烯大孔吸附树脂基球制备

以苯乙烯、二乙烯苯或多乙烯苯类作为单体，添加致孔剂经悬浮聚合制备得到大孔吸附树脂基球，除去致孔剂后干燥待用；

步骤二：悬挂双键环氧化

取步骤(1)中树脂基球充分溶胀后，利用有机过氧酸对分子链中未参加悬浮聚合反应的悬挂双键进行环氧化，洗去溶剂及过量反应物，得树脂中间体；

步骤三：环氧基团功能化

取步骤(2)中树脂中间体充分溶胀后，将溶剂置换为水，在水和二氧六环混合溶剂下利用胺化亲核试剂对环氧基团进行开环功能化反应，洗去溶剂后得到接枝胺基官能团的大孔吸附树脂。