[发明专利]一种螯合树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于吸附剂技术领域，涉及一种螯合树脂及其制备方法和应用。本发明提供一种改性聚丙烯酰胺及其制备方法和应用，以聚丙烯腈微球为母体，与配体(2‑氨基‑4,6‑二甲基嘧啶)进行合成反应，能够获得具有较高含氮量的螯合树脂，该螯合树脂对Cd(II)具有良好的吸附性能。本发明树脂的制备方法简单，操作方便，产率高。

技术领域

本发明属于吸附剂技术领域，涉及一种螯合树脂及其制备方法和应用。

背景技术

科技水平与经济的高速发展推动了我国工业现代化进程，在带来便捷的城市生活与可观的经济收益的同时，也带来了严重的环境污染问题，破坏了我们赖以生存的生态环境。由此引发的重金属的污染已然成为食品质量安全中面临的一个严峻的考验。尤其是工农业生产中对三废排放对海水污染加剧，使紫菜的生产养殖也受到了一定的污染。

重金属镉及其化合物的毒性都非常大，镉污染主要来源于电镀、冶炼金属、塑料、染料、垃圾焚烧、采矿等。因为镉在短时间内不能被人体排出体外，在体内积累多年达到很高的浓度时，会对人体健康造成很大的危害，如影响肝肾的正常运作，损害神经、泌尿、免疫等多个系统，影响人体骨质生长情况等。由于重金属镉对环境造成的重大破坏，各国对环境中的镉污染都做了相关的规定，特别是被联合国环境规划署列为第1位具有全球性意义的危险化学物质。

聚丙烯腈(PAN)树脂是螯合树脂中的一类，热稳定性好、低价易制备、机械强度高，且化学结构中含有氰基，可通过与不同试剂发生反应连接多种多样的功能基团，从而制备可分离富集的功能材料。当前，以氯甲基化交联聚苯乙烯树脂树脂作为高分子骨架，杂环类化合物作为螯合树脂功能基团的研究已有不少，但以聚丙烯腈微球为高分子骨架的研究还相对较少。部分杂环类化合物的配位原子能提供孤对电子，若将配位原子接到聚丙烯腈微球上，就能得到一种配位原子含量相对较高的螯合树脂。将2-氨基-4,6-二甲基嘧啶(ADMP)作为功能基团接到聚丙烯腈微球上的研究尚未见前人报道，而ADMP中具有多个氮原子，这样的化学结构能很好地螯合重金属离子，本研究将探索ADMP改性聚丙烯腈螯合树脂的制备及其对重金属离子的吸附性能。

发明内容

本发明为解决重金属污染环境，损害人类和动物健康，吸附回收重金属的技术难题，提供一种螯合树脂及其制备方法和应用，以聚丙烯腈微球为母体，与配体(2-氨基-4,6-二甲基嘧啶)进行合成反应，能够获得具有较高含氮量的螯合树脂，该螯合树脂对Cd(II)具有良好的吸附性能。

为解决上述技术难题，本发明采用以下技术方案：

一种螯合树脂，包含如式(Ⅰ)所示的重复单元：

聚丙烯腈(PAN)树脂是热稳定性好、低价易制备、机械强度高的一类螯合树脂，化学结构中含有氰基，可通过与不同试剂发生反应连接多种多样的功能基团，从而制备可分离富集的功能材料。配体2-氨基-4,6-二甲基嘧啶中具有多个氮原子，能提供孤对电子，这样的化学结构能更好地螯合Cd(II)。

所述螯合树脂的制备方法，包括：以具有如(Ⅱ)所示重复单元的螯合树脂为母体，与结构如(Ⅲ)所示的配体发生接枝反应，得到具有所述螯合树脂；

所述制备方法具体包括：

(1)将聚丙烯腈微球溶于反应溶剂中，封口浸泡24h，使微球充分溶胀；

(2)在步骤(1)得到的微球中加入所述配体进行接枝反应，得到螯合树脂；

(3)将步骤(2)得到的螯合树脂浸泡先用反应溶剂洗涤至滤液澄清后，再依次用蒸馏水、无水乙醇、丙酮、无水乙醚洗涤3次，烘干得所述螯合树脂。

其反应路线如下：

步骤(1)中，所述反应溶剂为甲苯。