[发明专利]一种柱状苯乙烯‑二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于用于重水提氚、含氚废水除氚的有机高分子化合物的制备，涉及一种柱状苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法。本发明制得的柱状苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(简称SDB)用于重水提氚、含氚废水除氚，特别有助于Pt/SDB疏水催化剂的重水提氚、含氚废水除氚的工程化应用。

背景技术

随着人类面临的能源和环境等重要问题日益显著，核技术作为一项清洁能源技术，其受到世界各国的重视；裂变能、聚变能及聚变-裂变混合能等新型能源的开发，被认为是解决能源危机的有效途径之一；在重水堆、磁约束核聚变、惯性约束核聚变、武器用氚、氢能源利用，以及其它与氢同位素有关的领域，都涉及氢同位素(氘、氚)的提取、分离和纯化问题。大力发展核能已列入我国2005～2020年核电中长期发展规划，其中内陆核电站的建设已提上议事日程，内陆水体稀释能力相对于沿海核电站较弱，发展内陆核电站首要考虑的是大量低浓含氚水的排放对环境的影响或者直接对饮用水的污染问题。同时核工业的快速发展，氚作为重要的核材料的操作量也在逐步增加，氚的辐射安全和辐射防护正越来越受到重视，在氚的生产、分离、纯化、运输，以及储存和氚与材料相互作用的过程中，通常会产生不同氚活度的含氚废水和氚污染废物。因此，现有核电机组，以及未来聚变堆、聚变-裂变混合能堆等都面临含氚水的处理问题。氚在废水中以HTO形式存在，现有放射性核素的去除手段如吸附、过滤、离子交换等几乎不可能将HTO从H₂O中分离出来，因而新型的含氚废水除氚技术的开发极为重要，以实现氚的“零排放”。由于氚极强的渗透性、扩散性和活泼的化学反应性，以及与其它材料高的相容性，含氚废水处理尚存在较大的技术难题，氚的处理技术急需不断发展和完善。疏水催化剂是实现液相氢水同位素催化交换的主要组成部分，而制备高性能且满足工业要求的疏水催化剂的载体尤为关键。自上世纪50年代，国外研究者一直致力于可用于氢-水交换的疏水催化剂的研究，要求其不仅有催化活性，还有体系的传质性能及流体力学性能指标。为了提高体系的传质性能，疏水催化剂总是和亲水填料配合使用。我国对Pt/SDB疏水催化剂的研究起步较晚，而且主要集中在小粒径的球状Pt/SDB疏水催化剂的研究，有关柱状Pt/SDB催化剂的合成的相关研究报道极少。

从经济和安全方面考虑，现有对含氚重水、含氚废水的除氚方法一般都采用了氢同位素液相催化交换反应，在该反应中，Pt/SDB疏水催化剂是关键材料，是将起催化作用的Pt载体于多孔的SDB载体上。现有技术存在SDB微球直径偏小、缺乏柱状SDB产品等，因而导致Pt-SDB工程应用时由于与亲水填料之间的孔隙率较小，氢水液相交换的床层传质阻力较大、大量的液体堆积、易发生液泛等，交换效率较低。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种柱状苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法。本发明制得的柱状SDB具有较好的疏水性(静态水接触角≥110°)、较高的抗压强度，比表面积(300～600m²·g^-1)及孔结构(平均孔径5～8nm)与压制前变化不大，并能提高与亲水性填料匹配程度，具有减少床层的传质阻力、防止液泛等特制的，有助于该类疏水催化剂的重水提氚、含氚废水除氚的工程化应用。

本发明的内容是：一种柱状苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法，其特征是步骤为：

a、制备(粉体状，或称粉末状、粉状)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(疏水催化剂载体)：

取苯乙烯2～10质量份、二乙烯基苯2～13质量份、过氧化苯甲酰0.02～0.6质量份、甲苯8～16质量份、正庚烷6～13质量份，以及二氯乙烷5～12质量份，混合，得混合物，备用；

将水100～200质量份、聚乙烯醇0.1～0.5质量份、碳酸钙0.1～0.5质量份和十二烷基苯磺酸钠0.01～0.06质量份加入到反应容器(例如：三口烧瓶等)中，搅拌下加热到温度为25～40℃，较好的是待固体物(全部)溶解后，将所述混合物加入到反应容器中，加热至温度为70～90℃，搅拌下(进行悬浮聚合)反应，较好的是控制搅拌速度为70～200r/min，反应时间7～9h(至硬化、老化)，过滤，将过滤得到的固体物顺次用水、无水乙醇、丙酮洗涤后，(再将洗涤提纯后的多孔小球状固体物)干燥，即制得(粉体状)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(简称SDB)(疏水催化剂载体)。