[发明专利]一种高机械强度磁性强碱阴离子交换树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高机械强度磁性强碱阴离子交换树脂及其制备方法，属于树脂材料领域。其制备方法为:将传统强碱阴离子交换树脂加入到三价铁盐和二价铁盐的混合溶液中，吸附有铁盐的树脂再与氨水混合，从而使树脂结构中含有四氧化三铁纳米粒子。然后，将含有四氧化三铁纳米粒子的树脂加入到溶解有硅烷偶联剂的醇溶液中进行反应，使得树脂表面含有致密的二氧化硅包裹层，得到了一种高机械强度的磁性强碱阴离子交换树脂。合成后的磁性树脂机械强度显著提高，磨后圆球率可达95％以上，且具有较强的磁性、较高的湿真密度和沉降速率，以及较大的强碱阴离子交换容量。此外，该树脂还具有一定的耐酸性，可广泛用于水和废水中阴离子污染物的去除。

技术领域

本发明涉及一种磁性强碱阴离子交换树脂及其制备方法，更具体地说是一种表面含有二氧化硅包裹层的高机械强度磁性强碱阴离子交换树脂及其制备方法，属于树脂材料领域。

背景技术

目前，离子交换树脂因其处理容量大、去除率高、操作简单、处理水质好、可再生循环使用等优点被广泛应用于水处理领域中。传统丙烯酸系强碱阴离子交换树脂因其亲水性能力较强，对弱酸性有机物具有较高的交换能力和交换容量，解析有机物能力较强，被有机物污染的程度较低。而且大孔型丙烯酸系强碱阴离子交换树脂对大分子有机物腐殖酸和富里酸的吸附效果比大孔型苯乙烯系离子交换树脂有更加优越的性能，更容易洗脱。如Amberlite IRA-958树脂被广泛应用于离子态物质、有机物含量较高的工业废水、城市生活污水的深度处理中。国内学者相应开发了具有磁性的丙烯酸系离子交换树脂材料，如专利CN101781437A公开的磁性丙烯酸系强碱阴离子交换微球树脂和专利CN101948554A公开的磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换微球树脂。专利CN1699447A所公开的方法使用了含有胺基的稳定剂实现了Fe₃O₄粒子在油相中进行分散，其缺陷在于稳定剂与单体中的活性基团发生反应，最终导致交换容量偏低。也有专利CN1233534A所公开的方法使用了氨水作为沉淀剂，用化学沉淀法制备出纳米级实心磁性离子交换树脂球,制备形成的纳米级树脂微球，虽然具有一定的磁性，但是在实际应用的过程中，纳米级树脂在水中容易形成胶体，很难实现真正的分离，规模化实际工程应用很难。

但是，这些丙烯酸系强碱阴离子交换树脂，无论是传统的颗粒树脂还是磁性粉末树脂，采用传统的丙烯酸酯或丙烯酸缩水甘油酯作为单体，其机械强度较差。而且，对于磁性树脂，还存在磁性材料脱落的问题。如专利CN1699447A使用络合剂制备的磁性阴离子交换树脂，在实际使用的过程中，表面磁性材料容易脱落，使水体造成二次污染。同时会在水处理过程中造成材料流失，水质恶化，成本增加。这些缺陷限制了磁性树脂材料的进一步开发和应用。

综上，如何制备具有良好的结构稳定性和机械强度的磁性离子交换树脂仍然是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种高机械强度磁性强碱阴离子交换树脂，该树脂为强碱阴离子交换树脂颗粒，在所述树脂颗粒中含有含铁磁性粒子，在所述树脂颗粒的表面包覆有二氧化硅包裹层。

本发明的另一目的是提供一种上述高机械强度磁性强碱阴离子交换树脂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种高机械强度磁性强碱阴离子交换树脂，该树脂为强碱阴离子交换树脂颗粒，在所述树脂颗粒中含有含铁磁性粒子，在所述树脂颗粒的表面包覆有二氧化硅包裹层。

进一步的，所述强碱阴离子交换树脂颗粒为丙烯酸系强碱阴离子交换树脂颗粒，所述含铁磁性粒子为四氧化三铁纳米粒子或三氧化二铁纳米粒子。

本发明所述的高机械强度磁性强碱阴离子交换树脂，它由以下步骤的方法制备而成：

(1)配制含三价铁盐和二价铁盐的铁盐溶液，将强碱阴离子交换树脂加入所述铁盐

溶液中，混合均匀；