[发明专利]用于清除水体中全氟污染物的吸附树脂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种用于清除水体中全氟污染物的吸附树脂及其制备和应用。目的是解决传统吸附材料，如活性炭材料对水中全氟辛酸清除效果差、无法再生等问题。本方法采用苯乙烯、二乙烯苯作为骨架材料，选择合适的致孔剂及分散剂制备出孔径适中的大孔树脂，利用对二氯苄(XDC)作为后交联剂，低位阻下发生烷基化反应，通过后交联将刚性苯环结构引入树脂，进一步增大树脂疏水性，提高交联度，调节微孔结构，得到粒径分布窄、孔径均匀和高比表面积的吸附树脂，树脂中微孔尺寸与水中全氟辛酸盐分子尺寸接近，对吸附质筛分能力强，可以进一步提高全氟化合物的吸附率。

技术领域

本发明涉及一种大孔吸附树脂及其制备方法，更具体的说，本发明涉及一种用于清除水体中全氟污染物的大孔吸附树脂及其制备方法，属于功能高分子材料及环保领域。

背景技术

全氟辛烷磺酸盐(Perluorooctane Sulfonate)作为全氟化合物的最终降解产物，其结构中含有多个碳氟长链、磺酸、羧酸等基团，导致其疏水、疏油的特性。由于C-F键具有强极性，使得PFOS成为最难分解的有机污染物之一。由于PFOS对环境和人体的危害，全球范围内已经陆续开始终止相关产品的生产。

专利CN102489260B、CN102500338B、CN105776404A、CN103408103A中涉及传统吸附材料，分别采用棉类、纤维素、尼龙及反渗透膜材料实现水中全氟化合物的清除，具有一定的推广可能，但由于清除效率低或因成本问题，工业应用较少。专利CN104193056B、CN108264127A、CN105001371B有别于传统吸附材料分别采用光辐射、光催化、分子印迹、诱导电化学等方法对水中微量全氟化合物实现降解，但由于条件苛刻，操作困难，能耗高等原因，实际应用无法大规模推广。

根据PFOS分子特性，阴离子交换树脂及孔径适当的活性炭材料能够有效的去除水中微量污染物。国外3M公司公开了一件公开号为CN101605728B的专利涉及去除污染物用离子交换树脂结构、官能团的限制；活性炭(颗粒或粉末)作为最常用的过滤、吸附材料在专利CN106732379A、CN108144572A中被应用于全氟辛酸的清除。因此，用于水体中去除全氟污染物的现有技术中，还缺乏成本较低、操作简便、同时处理高效的吸附剂。

发明内容

本发明专注于吸附量大、易于洗脱、使用周期长的大孔吸附树脂制备，从高分子结构设计入手，选择常用的苯乙烯、二乙烯苯作为共聚单体和交联剂，通过调节致孔剂比例制备出具有适当孔径结构的树脂基球，利用对二氯苄(XDC)作为后交联剂，低位阻下发生烷基化反应，从而通过后交联引入刚性苯环结构，进一步提高树脂疏水性，提高树脂对吸附质的吸附能力，同时调整微观结构，增大比表面积，提高污染物去除精度和效率。

本发明旨在解决现有吸附材料如纤维素、活性炭或阴离子交换树脂无法较好地处理水中微量全氟辛酸有害物的问题，提供一种吸附精度高、吸附量大、使用周期长的大孔吸附树脂的制备方法，该大孔吸附树脂能够有效地去除饮用水中全氟化合物污染物。

为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下：

一种用于清除水体中全氟污染物吸附树脂的制备，包含以下步骤：

步骤一：聚苯乙烯骨架大孔吸附树脂制备

苯乙烯、二乙烯苯或多乙烯苯类作为单体和交联剂，添加致孔剂经悬浮聚合制备得到大孔吸附树脂。洗去致孔剂后树脂粒径为0.4-1.2mm，干燥待用。

步骤二：吸附树脂后交联反应

取步骤一得到的干树脂基球，定量加入溶剂进行溶胀后，添加后交联剂，通过Friedel–Crafts烷基化反应进行二次后交联，提高树脂交联度，得到高比表面积大孔吸附树脂。