[发明专利]一种两性离子交换树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种两性离子交换树脂及其制备方法，首先，利用聚苯乙烯磺酸树脂与吡啶反应制得磺酸吡啶盐树脂；然后，磺酸吡啶盐树脂与氯化亚砜回流反应制得聚苯乙烯磺酰氯树脂；最后，聚苯乙烯磺酰氯树脂再与三乙烯四胺反应即得两性离子交换树脂。本发明的两性离子交换树脂具有功能基含量高的特点，同时该树脂能够高效的分离回收电镀废水中的重金属离子及其螯合物，且制备过程不会用到致癌的氯甲基化试剂，环保无污染。

技术领域

本发明属于离子交换树脂技术领域，尤其涉及一种两性离子交换树脂及其制备方法。

背景技术

两性树脂是指在同一树脂内部兼有阴和阳离子交换基团的离子交换树脂，这类树脂中的两种基团相互靠近形成内盐，可以同时进行阴、阳离子交换，并且用水就可以再生，广泛应用于生物大分子的分离纯化，浓电解质的脱盐等。美国Dowex公司退出的商品化产品Retardation 11A8树脂用于含高浓度NaSCN聚丙烯腈的废水处理及浓碱液的脱盐，效果较佳；2002年，周永华等报道了以苯胺和浓硫酸为原料制得PSN两性吸附树脂。该树脂中把阴、阳功能基固定在同一单体上，并使单体均匀分布于树脂中，可宏观上保证阴、阳功能基之间分子水平上的混合，显著提高了两性吸附树脂的吸盐容量。

电镀是当今全球的重污染工业之一，据不完全统计，我国电镀行业每年排出的电镀废水约有40亿m³，电镀废水的水质复杂，成分不易控制，其中含有大量重金属离子及其螯合物，有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质、对人类危害极大。对电镀废水实行污水回用和贵重金属回收，不仅能节约水资源，回收重金属，还能有效地解决重金属对水体的污染，保护生态环境。传统离子交换树脂及其两性树脂很难有效的分离电镀废水中的重金属离子及其螯合物。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述两性树脂无法有效分离回收电镀行业重金属离子及其螯合物的问题，提供一种以聚苯乙烯磺酸树脂、吡啶、氯化亚砜和三乙烯四胺为原料制备的一种两性离子交换树脂，该树脂能有效的同时分离电镀废水中的重金属离子及其螯合物。

本发明的技术原理

本发明公开了一种两性离子交换树脂及其制备方法，首先，聚苯乙烯磺酸树脂与吡啶反应生成磺酸吡啶盐树脂；然后，磺酸吡啶盐树脂与氯化亚砜反应生成聚苯乙烯磺酰氯树脂作为反应中间体；最后，聚苯乙烯磺酰氯树脂与三乙烯四胺反应，制得两性离子交换树脂，其制备过程中的反应方程式如下所示：

本发明的技术方案

一种两性离子交换树脂，其基本结构如下：

所述两性离子交换树脂中磺酸功能基含量为2.55-3.32mmol/g，氨基功能基含量为1.19-2.67mmol/g，总功能基含量为4.51-5.22mmol/g。

所述两性离子交换树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取10-20重量份聚苯乙烯磺酸树脂加入到反应容器中，加入20-40重量份无水乙醇溶胀2-6h，加入30-50重量份吡啶20-40℃下搅拌过夜，反应结束后倒出反应液，过滤，用无水乙醇与蒸馏水分别洗涤，过滤，60℃下减压烘干，得到磺酸吡啶盐树脂；

所述聚苯乙烯磺酸树脂为凝胶或大孔树脂，其交联度为4-12％；

(2)称取5-10重量份步骤(1)所制备的磺酸吡啶盐树脂加入到反应容器中，加入10-30重量份溶剂A溶胀2-6h，加入15-40重量份氯化亚砜，在30-50℃下回流反应5-12h，反应结束后蒸出多余的氯化亚砜，残余物和树脂在搅拌下分批慢慢倒入冰水中分解除去余下的氯化亚砜，用溶剂B和去离子水分别洗涤，过滤、烘干，得到聚苯乙烯磺酰氯树脂；

所述溶剂A为二氯甲烷或二氯乙烷；