[发明专利]一种高稳定强碱性多孔离子交换材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高稳定强碱性多孔离子交换材料及其制备方法，属于高分子离子交换材料技术领域。本发明是利用三氨基胍盐和2,5‑二甲氧基‑1,4‑苯二甲醛为反应单体，在反应容器中一步合成高稳定强碱性多孔离子交换材料。制备方法简便，反应单体廉价易得。红外光谱证明聚合反应已经高效发生。热重分析表明本发明材料具有高热稳定性。通过测试本发明材料的氮气吸附和脱附曲线，计算得到其BET比表面积达到645.8m²g^‑1。强酸强碱处理后的XRD谱图以及氮气吸附脱附曲线证明其具有高化学稳定性，可做为一种很好的基体材料在恶劣环境中使用。本发明的高稳定强碱性多孔离子交换材料有望在催化合成、水处理以及污染物吸附等领域工业推广应用。

技术领域

本发明属于高分子离子交换材料技术领域，具体涉及一种高稳定强碱性多孔离子交换材料的制备方法。

背景技术

离子交换材料应用于水处理、电力行业、生物及化学药剂的分离纯化以及催化合成等领域。其中，阴离子交换树脂的应用尤为广泛。

阴离子交换树脂颗粒是由交联的具有三维空间立体网络结构的骨架构成，连接有许多较为活拨的不能自由移动的功能基团。这种功能基团能离解出离子，在使用或再生时可以与周围同电荷其它离子相互交换。因具有处理容量大，适用范围广，工作寿命长，运行费用低等诸多优点而被广泛应用于工业生产。

传统方法制备阴离子交换树脂，主要是将共聚物进行氯甲基化，再通过胺化反应获得。但是，在氯甲基化过程中使用的氯甲醚、二氯甲醚等试剂具有较强的致癌性，因此该方法在一定程度上受到限制。而且，由于阴离子交换树脂热稳定性较低，普通商业通用的强碱性阴离子交换树脂特别是氢氧型阴离子交换树脂的使用温度仅限于60℃以下，限制了强碱性阴离子交换树脂的应用范围。近年来以科学家们试图改变季铵基团与树脂骨架的连接方式以提高季铵基团的热稳定性。然而该方法并未从根本上改善材料的热稳定性。这些耐高温强碱性阴离子交换树脂的制备仍存在合成路线长、工艺复杂、操作条件苟刻、单体分离且收率低提纯困难、生产成本高等缺点，难以推广应用。同时，由于传统离子交换树脂的聚合链间会由于缠绕而形成离子位包夹，影响其离子交换容量；而且其缺乏永久孔道会导致吸附速率较为缓慢。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本发明目的在于提供一种高稳定强碱性多孔离子交换材料的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种高稳定强碱性多孔离子交换材料，以三氨基胍盐和2,5-二甲氧基-1,4-苯二甲醛为反应单体，以酸为催化剂，用乙醇、1,4-二氧六环等为溶剂反应得到目标材料。

本发明所述的一种高稳定强碱性多孔离子交换材料，其制备反应方程式如下：

本发明离子交换材料的结构式如下所示：

采用的聚合反应为酸催化的席夫碱形成反应。

本发明所述的一种高比表面积、高稳定、强碱性多孔离子交换材料，其是由如下步骤所述方法制备得到：

(1)将三氨基胍盐与醛基配体加入到装反应容器中，后依次向容器中加入反应溶剂和催化剂；

(2)将步骤(1)中的反应液超声5～20min,保证溶液混合均匀，然后在氮气或氩气氛围和液氮下(77K)进行冷冻-抽真空-解冻操作，循环2～5次，在真空条件下将反应容器密封；

(3)将步骤(2)密封的反应容器在80～150℃条件下反应2～7天；

(4)将步骤(3)的反应容器(底部有棕黄色沉淀)冷却至室温后打开，真空过滤得到红色固体。将红色固体用DMF，水，无水甲醇多次洗涤；随后用甲醇索氏提取数天，提取产物在80～200℃真空下干燥4～40小时，得到橙色固体。