[发明专利]强碱性阴离子交换纤维和制备方法及应用

权利要求书

1.一种强碱性阴离子交换树脂纤维，其特征在于它是以弱碱性PP-g-VAm纤维为母体，通过季铵化反应，在纤维结构中引入含季铵基团的强碱性阴离子基团；所述的季铵基团为：2，3-环氧丙基三甲基氯化铵或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。

2.根据权利要求1所述的强碱性阴离子交换树脂纤维，其特征在于所述的纤维中2，3-环氧丙基三甲基氯化铵季铵基含量为2.4105～4.2018mmol/g或纤维中丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵季铵基含量为2.5567～4.2217mmol/g。

3.一种权利要求1所述的强碱性阴离子交换树脂纤维的制备方法，其特征在于包括的步骤：

1)20～25℃下，采用⁶⁰Coγ射线将聚丙烯纤维以2kGy/h的剂量率进行预辐照10～25h，辐照剂量为20kGy～50kGy，后于-20℃冷冻，再与硫酸亚铁铵、丙烯酰胺的水溶液混合；其中，预辐照后的聚丙烯纤维与丙烯酰胺单体质量比为1∶1～1∶10，丙烯酰胺单体的体积百分比浓度控制在5％～40％，硫酸亚铁铵质量浓度为0.01～10％；通氮气保护，在60～80℃下进行接枝反应4～6h，接枝纤维在稀盐酸溶液中浸泡16～24h，放入索氏提取器中用水提取6～10h，以去除AAm单体及其均聚物；在50～60℃，-0.07～-0.09MPa条件下真空干燥20～24h，得到PP-g-AAm接枝纤维；

2)室温20～25℃下将PP-g-AAm接枝纤维置于水中充分溶涨24～48h，在-15℃～0℃下，加入NaOH溶液和NaClO溶液反应8～12h，其中，酰胺基团与次氯酸钠的质量比为1∶0.5～4；次氯酸钠与氢氧化钠的质量比为1∶10～50；酰胺基团与氢氧化钠的物质的量之比为1∶10～50。

用-5～0℃的甲醇将纤维洗涤至中性，放在10～12mol/L盐酸中反应，再水洗涤至中性，在50～60℃，-0.07～-0.09MPa条件下真空干燥20-24h，得到PP-g-VAm纤维；

3)硝酸铈铵存在下，以异丙醇作溶剂，氮气保护，PP-g-VAm纤维与和2，3-环氧丙基三甲基氯化铵于60～90℃回流反应10-12h，其中，引发剂硝酸铈铵浓度为0.1～1mmol/L，2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的浓度为10～40％，PP-g-VAm纤维与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量比为1∶1～1∶10，冷却室温，产物分别用甲醇、丙酮洗涤，在50～60℃，-0.07～-0.09MPa条件下真空干燥20～24h，得到PP-g-VAm-ETA纤维；

4)室温下PP-g-VAm纤维于水中充分溶涨20-24h，加入和引发剂硝酸铈铵溶液，其中，引发剂硝酸铈铵浓度为10～50mmol/L，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的浓度为10～40％，PP-g-VAm纤维与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1∶1～1∶10，氮气保护，于30～70℃搅拌反应4～6h。加入质量分数为5～40％的氢氧化钠溶液，抽滤，产物水洗至中性，在50～60℃，-0.07～-0.09MPa条件下真空干燥20～24h，得到PP-g-VAm-DAC纤维。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤1)中所述的预辐照剂量40kGy，剂量率2kGy/h；预辐照后的聚丙烯纤维与丙烯酰胺单体质量比为1∶3；丙烯酰胺单体的体积浓度20％，硫酸亚铁铵的浓度控制在0.25％，70℃下反应4h。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤2)中所述的酰胺基团、次氯酸钠与氢氧化钠的质量比为1∶1∶25时，温度为-8±2℃。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤3)中所述的引发剂硝酸铈铵浓度为0.75mmol/L，PP-g-VAm纤维与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量比为1∶4，2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的浓度为20％，80℃下回流反应12h。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤3)中所述的引发剂硝酸铈铵浓度为25mmol/L，PP-g-VAm纤维与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1∶4，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的浓度为20％，50℃下反应5h，反应后加入质量分数为20％的氢氧化钠溶液，得到PP-g-VAm-ETA纤维。

8.权利要求1所述的强碱性阴离子交换纤维的应用，其特征在于它用于水、气的净化、离子交换、分离分析及其他有用物质的回收。

9.根据权利要求8所述的强碱性阴离子交换纤维的应用，其特征在于它用于硝酸根离子的选择性吸附与脱附。