[发明专利]一种多孔型磁性离子交换树脂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种多孔型磁性离子交换树脂的制备方法及其应用，涉及环境功能材料合成技术，该方法包括如下步骤：用共沉淀法在无氧条件下，以弱碱调节pH值制备四氧化三铁；用硅烷偶联剂对四氧化三铁进行改性，使其化学键活化；以对氯苯乙烯为单体，过氧化苯甲酰为引发剂，并加入适量交联剂、造孔剂，将改性四氧化三铁超声分散于溶液中，得到油相A；在去离子水中加入一定量的复合分散剂和稳定剂，作为水相B；将油相A和水相B转移到反应器中，制备得到磁性离子交换树脂。本发明的方法，制备出的离子交换树脂具有外包覆磁性物质的核壳结构，此树脂可交换离子通道多，易于磁分离，成本较低，在工业废水中对有机物的去除具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及环境功能材料合成技术，具体涉及一种多孔型磁性离子交换树脂的制备方法及其应用。

背景技术

目前，吸附技术被认为是工业废水处理中最有效、最经济的方法之一。它是利用吸附剂与污染物发生吸附反应将其从水环境中去除的方法，操作简单，过程安全，并且对污染物去除效果良好。吸附剂对污染物的去除效率，是由吸附剂的结构和污染物的本身性质决定的。

活性炭拥有较大的孔隙率和比表面积，表面化学基团丰富，可以通过化学吸附和物理吸附双重作用去除污染物，是废水处理过程中的重要吸附材料。常规地，活性炭对大多数污染物均有一定的吸附效果，但是稳定性比较差，多为小分子离子或基团的表面吸附，而且易于脱落，使用过程容易造成二次污染。活性炭还缺少对污染物的选择性吸附，由于生物质表面官能团复杂，在特异性吸附技术的应用上存在困难。

离子交换树脂是最近开发的一种很有应用前景的新型材料，它是一种高分子吸附剂。树脂上的离子可与水中的离子进行等量交换，可以有效的去除废水中的有机污染物。与活性炭相比，树脂普遍表面积较小，有效活性官能团不高，但是树脂具备化学性质稳定、单位吸附能力强、选择性高、易再生等优势。正是树脂在结构上的差异，我们可以根据应用领域，对树脂进行改性和设计，制备出一种具有选择性的高效吸附剂。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种多孔型磁性离子交换树脂的制备方法及其应用。

根据本发明的一个方面，提供了一种多孔型磁性离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、称取一定量的氯化亚铁、氯化铁分散于去离子水中，在无氧条件下，加热搅拌，以弱碱逐滴加入调节pH值，恒温晶化，共沉淀制得四氧化三铁；

步骤2、将上述制得的磁性颗粒分散于无水乙醇中，并加入一定量的硅烷偶联剂，加热搅拌反应；

步骤3、以对氯苯乙烯为单体，过氧化苯甲酰为引发剂，加入适量的交联剂、造孔剂，将改性四氧化三铁颗粒超声分散于溶液中，得到油相A；

步骤4、在去离子水中加入一定量聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮分散剂和氯化钠稳定剂，得到水相B；

步骤5、将上述步骤得到的油相A和水相B同时转移到反应器中，在升温搅拌下，使混合液聚合反应充分，得到磁性离子交换树脂。

进一步地，所述步骤1中，氯化亚铁、氯化铁质量比为1：(0-2)；调节pH值为8-12；反应温度为40-80 ℃；反应时间为1-5h。

更进一步地，所述步骤2中，硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷的一种或其组合；硅烷偶联剂浓度为1-5 %(w/w)；反应温度为40-80 ℃；反应时间为1-5h。

更进一步地，所述步骤3中，交联剂为二乙烯基苯、三烯丙基异三聚氰酸酯、乙二酸二丙烯酸酯的一种或其组合；造孔剂为正庚烷、甲苯、二甲苯一种或其组合；所述的单体、引发剂、交联剂、造孔剂、改性四氧化三铁的质量比为10：(0-0.5)：(0-2)：(0-5)：(0-2)。