[发明专利]一种骨架为亲水结构的三维有序大孔螯合树脂的制备方法

摘要

本发明的技术方案涉及螯合树脂领域，具体涉及一种用于吸附水溶液中贵重金属离子的骨架为亲水结构的三维有序大孔螯合树脂的制备方法。该方法包括以下步骤：(1)80nm～1000nm的二氧化硅胶体晶模板的制备；(2)三维有序聚N-乙烯基甲酰胺或聚N-乙烯基乙酰胺大孔材料的制备；(3)亲水性三维有序大孔螯合树脂的制备。本发明制备的新型三维有序大孔螯合树脂相对传统的大孔或凝胶型聚乙烯胺树脂，规则排列的孔道系统阻力小，有利于离子从各个方向进入孔内的吸附中心，扩散阻力小，易于合成，性能稳定，功能基团数量较多，对金属离子的吸附量较大，选择性高，而且亲水性能好，在避免重金属污染、环境水保护等方面具有较好的开发利用价值。

主权项

1.一种骨架为亲水性结构的三维有序大孔螯合树脂的制备方法，其特征为包括以下步骤：(1)80nm～1000nm的二氧化硅胶体晶模板的制备根据粒径范围的不同，采取以下方法之一：方法一：平均粒径范围在80nm～600nm的二氧化硅胶体晶模板的制备利用-Fink-Hohn合成法，向三口瓶中依次加入无水乙醇、氨水、蒸馏水，搅拌均匀后，迅速加入正硅酸乙酯，其中质量比为氨水∶无水乙醇∶蒸馏水∶正硅酸乙酯＝1∶1～60∶1～5∶0.2～10，搅拌，待溶液变浑浊度不再变化，即正硅酸乙酯水解反应完成，然后将所得悬浊液移出静置，溶剂室温下自然挥发尽，得到平均粒径在80～600nm范围内的二氧化硅胶体晶模板，然后将模板在马沸炉中于200～800℃下烧结2～8小时，缓慢降至室温，即得平均粒径范围在80nm～600nm的二氧化硅微球相互粘连的胶体晶模板；或方法二：平均粒径范围在600nm～1000nm的二氧化硅胶体晶模板的制备在上面制备的平均粒径在80～600nm范围内的二氧化硅胶体晶模板的装置体系中，待正硅酸乙酯水解完全，再补加相同质量配比的等量的氨水、无水乙醇、蒸馏水和正硅酸乙酯，重复1～4次，待水解完全后，将悬浊液移出静置，直至溶剂挥发尽，然后将模板在马沸炉中于200～800℃下烧结2～8小时，缓慢降至室温，即得平均粒径范围在600nm～1000nm的二氧化硅微球相互粘连的胶体晶模板；(2)三维有序聚N-乙烯基甲酰胺或聚N-乙烯基乙酰胺大孔材料的制备在两口瓶中加入步骤(1)中制得的块状的平均粒经在80～1000nm范围内的二氧化硅微球相互粘连的胶体晶模板，再加入由亲水性单体，交联剂和引发剂的组成的混合液至浸没胶体晶模板，浸泡半小时，升温至60℃，并在此温度下反应10～24h，即得到二氧化硅/交联聚N-乙烯基甲酰胺系列的复合物或二氧化硅/交联聚N-乙烯基乙酰胺的复合物，将复合物置于质量百分比浓度为40％氢氟酸中，超声30分钟后，浸泡8～12小时；而后反复水洗至中性，-50℃下冷冻真空干燥，即得到平均孔径为80～1000nm的三维有序聚N-乙烯基甲酰胺大孔材料或三维有序聚N-乙烯基乙酰胺大孔材料；其中上述混合液的组成为交联剂含量占亲水性单体质量的1～60％，引发剂加量占亲水性单体与交联剂质量之和的0.1～1％；(3)亲水性三维有序大孔螯合树脂的制备把步骤(2)中制得的三维有序聚N-乙烯基甲酰胺大孔材料或聚N-乙烯基乙酰胺大孔材料置于三口烧瓶内，通氮气搅拌30min后，加热至70℃，加入质量百分比浓度为50％的预热至同温度的NaOH溶液，加入量为能浸没大孔材料，反应8h后过滤出三维有序大孔材料，用水洗至中性，-50℃冷冻真空干燥，即得到骨架为亲水性结构的三维有序大孔螯合树脂。