[发明专利]一种螯合树脂吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明公开了一种吸附材料及其制备方法，更具体的说是一种螯合树脂吸附材料及其制备方法，基于异羟肟酸基修饰的丙烯酸甲脂与二乙烯苯共聚的螯合树脂及其制备方法。 

背景技术：

近年来，随着国家水质标准逐步提高，对于废水重金属离子浓度的限定愈来愈严格，高效去除水中重金属离子成为水污染控制领域的研究热点。现有传统的混凝法和化学沉淀法虽然工艺成熟，操作简单，但是在处理过程中产生的大量重金属泥渣难以处置，容易带来二次污染。而电解法、膜分离法受到处理成本等因素制约不易被大规模推广运用；虽然阳离子交换树脂对于重金属离子具有很高的吸附速率和容量，但是其对钙镁离子和天然有机物的抗干扰能力还有待提高。螯合树脂通过所含功能基团对重金属离子具有很强的螯合作用，在吸附过程中几乎不受钙镁离子和天然有机物的影响，成为重金属废水治理中首选的吸附材料。 

然而现有螯合树脂主要为聚苯乙烯系列和聚丙烯酸酯基系列，其合成方法主要为合成聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物或者聚丙烯酸酯聚合物，然后在聚合物上修饰羧基、氨基等官能团，利用修饰的上述基团螯合去除水中重金属离子，但在吸附过程中，聚合物骨架中的聚苯乙烯-二乙烯苯、聚丙烯酸酯并未参加螯合作用，这导致该类螯合树脂的吸附性能完全受控于表面修饰的功能基团数量。但是现有螯合树脂表面化学修饰的功能基团数量有限，因此树脂对重金属离子的吸附容量很难有大的提高。 

因此，如何在螯合树脂修饰功能基团的同时使得螯合树脂聚苯乙烯-二乙烯苯骨架、聚丙烯酸酯骨架本身参与螯合作用水中重金属离子，是提高螯合树脂吸附容量的一个有效的途径，对于螯合树脂在重金属废水治理中的应用有重要的推动作用，具有极大的理论指导意义和实际应用价值。 

发明内容：

1、发明要解决的技术问题 

针对现有螯合树脂对重金属离子的吸附容量因完全受控于表面修饰基团数量而无法提升的技术难题，本发明提供了一种螯合树脂吸附材料及其制备方法：通过悬浮聚合法制得丙烯酸甲酯与二乙烯苯的共聚物，然后通过羟胺对共聚体骨架本身直接进行化学修饰，制得含有异羟肟酸结构的螯合树脂。新制备的螯合树脂不仅可通过修饰的羟胺基团螯合去除水中重金属离子，且树脂骨架上固有的羰基也可以参与螯合作用，即使在重金属离子浓度很低的情况 下，依然具有很好的吸附去除效果，且吸附容量大。 

2、技术方案 

本发明所述的螯合树脂吸附材料是通过丙烯酸甲酯与二乙烯苯共聚之后，进行化学修饰制备而得，即其以丙烯酸甲酯和二乙烯苯共聚形成的骨架与表面修饰形成的异羟肟酸构成。树脂上骨架上固有羰基与修饰上的羟胺基团共同参与螯合重金属作用(其中M代表重金属离子)。

一种螯合树脂吸附材料，其合成流程和基本结构式如下(其中R₁＝NH-OH、R₂＝OCH₃或者NH-OH): 

一种螯合树脂吸附材料制备方法，其步骤为： 

(1)配制反应乳液 

将聚合反应单体、交联剂、分散剂、致孔剂和蒸馏水混合配制反应乳液，其中聚合反应单体、交联剂、分散剂、致孔剂和蒸馏水的配比为90mL:8～12mL:6g:30～40mL：400mL； 

步骤(1)中所使用的单体为丙烯酸甲酯；所使用的交联剂为二乙烯苯；所使用的分散剂 为明胶、聚乙烯醇、或聚乙烯蜡中的一种；所使用的致孔剂为正庚烷、乙酸乙酯、甲苯中的一种或其两种的混合物。 

(2)共聚反应 

在乳液中加入引发剂，引发剂与乳液的比例为1～2g:500mL或1～2mL:500mL，在90～95℃下反应8～12小时，得到共聚球WJNCC，乙醇清洗后40～50℃真空干燥。 

步骤(2)中所使用的引发剂选自过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基或偶氮二乙丁腈中的一种。 

(3)共聚球表面修饰 

(a)将碱与羟胺、乳化剂、蒸馏水配制成反应液，其配比为2～3g:2～3g:1mL:100mL； 

(b)将共聚球与上述反应液混合后，共聚球与羟胺的质量比例为1:1～1.5，在45～60℃反应12～16小时，得到最终产物螯合树脂吸附材料MA-DVB，蒸馏水清洗后40～50℃真空干燥。 

步骤(3-a)中所使用的碱为氢氧化钠或者氢氧化钾；所使用的羟胺选为盐酸羟胺或者硫酸羟胺；所使用的乳化剂为聚氧乙烯脱水山梨醇油酸酯、油酸聚氧乙烯酯、双甘油聚丙二醇醚中的一种。 

3、有益效果