[发明专利]氯甲基化聚苯乙烯树脂1%DVB交联骨架与1,4-萘醌共聚物的合成及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种共聚物的合成及提纯方法及其在微生物反硝化过程和偶氮染料微生物降解过程中的应用，具体涉及氯甲基化聚苯乙烯树脂1%DVB交联骨架与1,4-萘醌共聚物的合成及应用。 

背景技术

随着社会经济的快速发展，每年向水体环境中排放的偶氮染料废水、硝酸盐废水在大幅度的增加。由于其对生态环境及人体健康造成的严重危害，成为人们普遍关注的议题。目前国内外对于上述废水的处理方法可分为物化法和生物法两大类。由于生物法相对于物化法具有工艺简单，成本低廉，推广较易等特点而成为处理这些废水的首选方法。但生物有效降解废水中污染物的速率较慢，致使处理的水力停留时间较长，基建投资较高，因此如何提高生物有效降解污染物的速率成为目前研究的热点问题之一。 

郭建博等在提高微生物反硝化过程以及偶氮染料微生物降解过程中进行了较深入的研究，其在公告号为CN 102060379 B的专利中公开了固定化醌类化合物在加速微生物反硝化过程中的应用，所述醌类化合物为1,8-氯蒽醌、1,5-二氯蒽醌或1,4,5,8-四氯蒽醌，均为非水溶性醌类，用海藻酸钠包埋法进行固定，解决了非水溶性醌类物质易流失的缺点。公开号为CN 102277590A的专利中公开了一种制备含萘醌或蒽醌化合物的功能介体方法及其在加速微生物降解含氮废水中的应用，所述萘醌或蒽醌化合物为萘醌或蒽醌的盐类化合物，该专利申请通过电化学聚合-掺杂技术将萘醌或蒽醌化合物形成聚吡咯功能介体、增加了与活性炭毡之间的粘附性，解决了水溶性萘醌盐类或蒽醌盐类化合物易流失造成二次污染的问题，并研究了萘醌盐类或蒽醌盐类化合物在加速微生物降解含氮废水的应用；但该专利申请采用电化学反应的影响因素较多，是一个非常复杂的多参数控制的反应过程，反应过程不易控制；而且该电化学方法适用于溶解后产生阴、阳离子的化合物。 

综上，虽然现有专利探索性地解决了非水溶性的醌类化合物单体以及水溶性的醌类盐化合物介体在微生物降解含氮废水中易流失的技术问题，但是采用海藻酸钙固定非水溶性介体容易破碎，聚吡咯功能介体适用于溶解后产生阴、阳离子的化合物；对于水溶性醌类单体如何进行固定、进而研究其在含氮废水中的应用却是个难题。现有技术中1,4-萘醌作为一种重要的化工中间体，主要用于合成染料、农药、医药、杀菌剂、橡胶、感光材料、有机颜料、热敏记录材料等精细化工产品的原料，也用作合成橡胶和树脂的聚合调节剂，其水溶性的特点使其很难在微生物降解中作为催化剂进行应用；采用本发明制备的共聚物在解决了1,4-萘醌易流失的同时，考察了其在微生物反硝化过程和偶氮染料微生物降解过程具有加速作用，突破了现有技术中1,4-萘醌应用领域的范畴，拓宽了其应用范围。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种氯甲基化聚苯乙烯树脂1%DVB交联骨架与1,4-萘醌共聚物的合成及应用，其以水溶性1,4-萘醌为单体、与聚合物发生共聚反应，形成的共聚物用乙酸纤维素进行包埋形成固定化小球，解决了水溶性醌类单体在水中易流失、造成二次污染的技术难题，并将其应用于微生物反硝化过程和偶氮染料微生物降解过程中。 

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是： 

一种氯甲基化聚苯乙烯树脂1%（重量比）DVB（二乙烯基苯）交联骨架与1,4-萘醌共聚物的合成方法，以1,4-萘醌单体和氯甲基化聚苯乙烯树脂1%DVB交联骨架为起始原料，该方法中包括以下步骤：

一种氯甲基化聚苯乙烯树脂1%DVB交联骨架与1,4-萘醌共聚物的合成方法，以1,4-萘醌单体和氯甲基化聚苯乙烯树脂1%DVB交联骨架为起始原料，该方法中包括以下步骤：

步骤A、称取摩尔数为 的氯甲基化聚苯乙烯树脂1%DVB交联骨架、并加入一定量二氯乙烷、使氯甲基化聚苯乙烯树脂1%DVB交联骨架在50℃溶胀成球状，然后升温至73~83℃，加入催化剂氯化锌；

步骤B、称取摩尔数为的1,4-萘醌、并用二氯乙烷溶解，然后分次滴加至步骤A的体系中，在73~83℃反应2~4h，冷却至室温，过滤，得共聚物粗产品；其中，与的比值为1:3~2:1；

步骤C、提纯：以DMF为溶剂、用索氏提取器对步骤B中的粗产品进行提纯，得精制的共聚物。

优选的，步骤B中反应温度为78~80℃。试验证明，随着温度升高，如83℃时，形成的共聚物中，1,4-萘醌取代氯甲基化聚苯乙烯树脂1%DVB交联骨架中的氯的取代度并未升高、反而降低。 

步骤B中氯甲基化聚苯乙烯树脂1%DVB交联骨架与1,4-萘醌的摩尔比为1:2~1：1。