申请日2017.05.09
公开(公告)日2017.09.22
IPC分类号B01J41/14; B01J20/26; B01J20/30; C02F1/28; C02F1/42; C02F1/50; A01N59/20; A01N43/08; A01N37/46; A01P1/00; A01P3/00
摘要
本发明公开了一种地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，其包括如下步骤：将大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂送入无水乙醇中溶胀，加入醇胺化合物、尿素复合物，在温度55‑65℃搅拌，降温，洗涤，得到第一物料;在冰水浴中，向第一物料中滴加氯化亚砜，升温至55‑65℃保温，降温，洗涤，过滤，得到第二物料;将第二物料送入N，N二甲基甲酰胺中溶胀，加入三甲胺反应，得到地下水处理用大孔阴离子交换树脂。本发明制品交换容量大，可满足污水处理过程对交换容量的需求，不需频繁更换，成本低。
权利要求书
1.一种地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂送入无水乙醇中溶胀，加入醇胺化合物、尿素复合物，在温度55-65℃搅拌，降温，洗涤，得到第一物料;
S2、在冰水浴中，向第一物料中滴加氯化亚砜，升温至55-65℃保温，降温，洗涤，过滤，得到第二物料;
S3、将第二物料送入N，N二甲基甲酰胺中溶胀，加入三甲胺反应，得到地下水处理用大孔阴离子交换树脂。
2.根据权利要求1所述的地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，其特征在于，在S1中，醇胺化合物为乙醇胺、正丙醇胺及二乙醇胺的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，其特征在于，在S1中，大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂、醇胺化合物、尿素复合物的重量比为20-40：0.5-1：2-4。
4.根据权利要求1所述的地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，其特征在于，在S3中，N，N二甲基甲酰胺与三甲胺的重量比为80-120：12-20。
5.根据权利要求1-4任一项所述的地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按重量份将20-40份大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂送入100-140份无水乙醇中溶胀2-6h，加入0.5-1份醇胺化合物、2-4份尿素复合物，在温度55-65℃搅拌12-16h，降温，洗涤，得到第一物料;
S2、在冰水浴中，向第一物料中滴加10-20份氯化亚砜，升温至55-65℃保温2-6h，降温，洗涤，过滤，得到第二物料;
S3、将第二物料送入80-120份N，N二甲基甲酰胺中溶胀8-10h，加入12-20份三甲胺反应20-40h，得到地下水处理用大孔阴离子交换树脂。
6.根据权利要求1-5任一项所述的地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，其特征在于，在S1中，尿素复合物采用如下工艺制备：搅拌状态下，向甲醛中滴加水玻璃，调节体系pH值为8-8.8，在温度50-60℃搅拌，加入尿素，在温度90-92℃搅拌，加入三聚氰胺、月桂酰胺丙基甜菜碱继续搅拌，加入水混合搅拌，滴加硫酸铜溶液，滴加完全后继续搅拌，采用氢氧化钠调节体系pH值为8-8.4，加抗坏血酸溶液搅拌，离心分离，洗涤，干燥，得到尿素复合物。
7.根据权利要求6所述的地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，其特征在于，在S1中，在尿素复合物中，甲醛、水玻璃、尿素的重量比为20-40：5-15：2-6。
8.根据权利要求6所述的地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，其特征在于，在S1中，在尿素复合物中，硫酸铜溶液的浓度为1.5-2wt%，抗坏血酸溶液的浓度为1.5-2%。
9.根据权利要求6所述的地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，其特征在于，在S1中，在尿素复合物中，月桂酰胺丙基甜菜碱、硫酸铜溶液、抗坏血酸溶液的重量比为1-2：2-4：2-4。
10.根据权利要求1-9任一项所述的地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，其特征在于，在S1中，尿素复合物采用如下工艺制备：按重量份称取20-40份甲醛，搅拌状态下向其中滴加5-15份水玻璃，调节体系pH值为8-8.8，在温度50-60℃搅拌20-30min，加入2-6份尿素，在温度90-92℃搅拌10-20min，加入1-2份三聚氰胺、1-2份月桂酰胺丙基甜菜碱继续搅拌4-10min，加入20-40份水混合搅拌2-4h，滴加2-4份浓度为1.5-2wt%硫酸铜溶液，滴加完全后继续搅拌2-8min，采用氢氧化钠调节体系pH值为8-8.4，加2-4份浓度为1.5-2%抗坏血酸溶液搅拌5-15min，离心分离，洗涤，干燥，得到尿素复合物。
说明书
一种地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺
技术领域
本发明涉及离子交换树脂技术领域，尤其涉及一种地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺。
背景技术
水是生命之源，是生物体内的重要物质，良好的水质对生物及人类健康具有非常重要的意义，水中的含有大量重金属离子，对人体危害较大。
在我国北方一些以地下水为主要饮用水源的地区尤其是偏远山区与农村，地下水中的重金属含量严重超标。长期饮用这些含有大量重金属离子地下水会导致腹泻、脱水和胃肠道紊乱，如何降低和去除这些地区的地下水中的重金属离子含量是保障当地居民身心健康的当务之急，阴离子交换树脂被广泛应用，但阴离子交换树脂由于交换容量小，满足不了水处理过程对交换容量的需求，需要频繁更换，费时费力，成本高。
发明内容
本发明提出了一种地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，制品交换容量大，可满足污水处理过程对交换容量的需求，不需频繁更换，成本低。
本发明提出的一种地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂送入无水乙醇中溶胀，加入醇胺化合物、尿素复合物，在温度55-65℃搅拌，降温，洗涤，得到第一物料;
S2、在冰水浴中，向第一物料中滴加氯化亚砜，升温至55-65℃保温，降温，洗涤，过滤，得到第二物料;
S3、将第二物料送入N，N二甲基甲酰胺中溶胀，加入三甲胺反应，得到地下水处理用大孔阴离子交换树脂。
优选地，在S1中，醇胺化合物为乙醇胺、正丙醇胺及二乙醇胺的一种或两种以上。
优选地，在S1中，大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂、醇胺化合物、尿素复合物的重量比为20-40：0.5-1：2-4。
优选地，在S3中，N，N二甲基甲酰胺与三甲胺的重量比为80-120：12-20。
优选地，所述的地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按重量份将20-40份大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂送入100-140份无水乙醇中溶胀2-6h，加入0.5-1份醇胺化合物、2-4份尿素复合物，在温度55-65℃搅拌12-16h，降温，洗涤，得到第一物料;
S2、在冰水浴中，向第一物料中滴加10-20份氯化亚砜，升温至55-65℃保温2-6h，降温，洗涤，过滤，得到第二物料;
S3、将第二物料送入80-120份N，N二甲基甲酰胺中溶胀8-10h，加入12-20份三甲胺反应20-40h，得到地下水处理用大孔阴离子交换树脂。
优选地，在S1中，尿素复合物采用如下工艺制备：搅拌状态下，向甲醛中滴加水玻璃，调节体系pH值为8-8.8，在温度50-60℃搅拌，加入尿素，在温度90-92℃搅拌，加入三聚氰胺、月桂酰胺丙基甜菜碱继续搅拌，加入水混合搅拌，滴加硫酸铜溶液，滴加完全后继续搅拌，采用氢氧化钠调节体系pH值为8-8.4，加抗坏血酸溶液搅拌，离心分离，洗涤，干燥，得到尿素复合物。
优选地，在S1中，在尿素复合物中，甲醛、水玻璃、尿素的重量比为20-40：5-15：2-6。
优选地，在S1中，在尿素复合物中，硫酸铜溶液的浓度为1.5-2wt%，抗坏血酸溶液的浓度为1.5-2%。
优选地，在S1中，在尿素复合物中，月桂酰胺丙基甜菜碱、硫酸铜溶液、抗坏血酸溶液的重量比为1-2：2-4：2-4。
优选地，在S1中，尿素复合物采用如下工艺制备：按重量份称取20-40份甲醛，搅拌状态下向其中滴加5-15份水玻璃，调节体系pH值为8-8.8，在温度50-60℃搅拌20-30min，加入2-6份尿素，在温度90-92℃搅拌10-20min，加入1-2份三聚氰胺、1-2份月桂酰胺丙基甜菜碱继续搅拌4-10min，加入20-40份水混合搅拌2-4h，滴加2-4份浓度为1.5-2wt%硫酸铜溶液，滴加完全后继续搅拌2-8min，采用氢氧化钠调节体系pH值为8-8.4，加2-4份浓度为1.5-2%抗坏血酸溶液搅拌5-15min，离心分离，洗涤，干燥，得到尿素复合物。
本发明具有大比表面积与高孔隙率，可以为吸附材料提供足够的吸附位点，在污水处理过程中，对于重金属离子具有特定的选择吸附性，可应付复杂的污水环境，使用操作简单、吸附效果好。
另外在制备过程中加入特定的尿素复合物中，甲醛与水玻璃、尿素，经过加成、缩合形成含有硅氧键的大型网状结构，而其中的月桂酰胺丙基甜菜碱与硫酸铜、氢氧化钠及抗坏血酸反应，可形成具有孔道结构纳米微球，制品不仅杀菌效果好，比表面积大，吸附活性极高，不仅可促使制备过程中各物料间分散均匀程度极高，且本身已经具备较高吸附活性，制备的树脂比表面积极高，且孔径均匀合适，不仅显著提高了树脂的交换容量，尤其对饮用水中重金属离子的吸附活性高，且树脂性能稳定、合成收率高，杀菌效果好，且环境友好。本发明吸附操作简单、吸附速率快，选择性高，与载体之间结合牢固，吸附后可洗脱完全，且易解吸，易再生，并可实现反复、循环使用。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂送入无水乙醇中溶胀，加入乙醇胺、尿素复合物，在温度58℃搅拌，降温，洗涤，得到第一物料;
S2、在冰水浴中，向第一物料中滴加氯化亚砜，升温至56℃保温，降温，洗涤，过滤，得到第二物料;
S3、将第二物料送入N，N二甲基甲酰胺中溶胀，加入三甲胺反应，得到地下水处理用大孔阴离子交换树脂。
实施例2
一种地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂送入无水乙醇中溶胀，加入醇胺化合物、尿素复合物，在温度55℃搅拌，降温，洗涤，得到第一物料;
S2、在冰水浴中，向第一物料中滴加氯化亚砜，升温至65℃保温，降温，洗涤，过滤，得到第二物料;
S3、将第二物料送入N，N二甲基甲酰胺中溶胀，加入三甲胺反应，得到地下水处理用大孔阴离子交换树脂。
其中，在S1中，尿素复合物采用如下工艺制备：搅拌状态下，向甲醛中滴加水玻璃，调节体系pH值为8，在温度60℃搅拌，加入尿素，在温度90℃搅拌，加入三聚氰胺、月桂酰胺丙基甜菜碱继续搅拌，加入水混合搅拌，滴加硫酸铜溶液，滴加完全后继续搅拌，采用氢氧化钠调节体系pH值为8.4，加抗坏血酸溶液搅拌，离心分离，洗涤，干燥，得到尿素复合物。
实施例3
一种地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂送入无水乙醇中溶胀，加入正丙醇胺、尿素复合物，在温度65℃搅拌，降温，洗涤，得到第一物料;
S2、在冰水浴中，向第一物料中滴加氯化亚砜，升温至55℃保温，降温，洗涤，过滤，得到第二物料;
S3、将第二物料送入N，N二甲基甲酰胺中溶胀，加入三甲胺反应，得到地下水处理用大孔阴离子交换树脂。
其中，在S1中，尿素复合物采用如下工艺制备：搅拌状态下，向甲醛中滴加水玻璃，调节体系pH值为8.8，在温度50℃搅拌，加入尿素，在温度92℃搅拌，加入三聚氰胺、月桂酰胺丙基甜菜碱继续搅拌，加入水混合搅拌，滴加硫酸铜溶液，滴加完全后继续搅拌，采用氢氧化钠调节体系pH值为8，加抗坏血酸溶液搅拌，离心分离，洗涤，干燥，得到尿素复合物。
实施例4
一种地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按重量份将20份大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂送入140份无水乙醇中溶胀2h，加入1份二乙醇胺、2份尿素复合物，在温度65℃搅拌12h，降温，洗涤，得到第一物料;
S2、在冰水浴中，向第一物料中滴加20份氯化亚砜，升温至55℃保温6h，降温，洗涤，过滤，得到第二物料;
S3、将第二物料送入80份N，N二甲基甲酰胺中溶胀10h，加入12份三甲胺反应40h，得到地下水处理用大孔阴离子交换树脂。
其中，在S1中，尿素复合物采用如下工艺制备：按重量份称取20份甲醛，搅拌状态下向其中滴加15份水玻璃，调节体系pH值为8，在温度60℃搅拌20min，加入6份尿素，在温度90℃搅拌20min，加入1份三聚氰胺、2份月桂酰胺丙基甜菜碱继续搅拌4min，加入40份水混合搅拌2h，滴加4份浓度为1.5wt%硫酸铜溶液，滴加完全后继续搅拌8min，采用氢氧化钠调节体系pH值为8，加4份浓度为1.5%抗坏血酸溶液搅拌15min，离心分离，洗涤，干燥，得到尿素复合物。
实施例5
一种地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按重量份将40份大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂送入100份无水乙醇中溶胀6h，加入0.5份醇胺化合物、4份尿素复合物，在温度55℃搅拌16h，降温，洗涤，得到第一物料;
S2、在冰水浴中，向第一物料中滴加10份氯化亚砜，升温至65℃保温2h，降温，洗涤，过滤，得到第二物料;
S3、将第二物料送入120份N，N二甲基甲酰胺中溶胀8h，加入20份三甲胺反应20h，得到地下水处理用大孔阴离子交换树脂。
其中，在S1中，尿素复合物采用如下工艺制备：按重量份称取40份甲醛，搅拌状态下向其中滴加5份水玻璃，调节体系pH值为8.8，在温度50℃搅拌30min，加入2份尿素，在温度92℃搅拌10min，加入2份三聚氰胺、1份月桂酰胺丙基甜菜碱继续搅拌10min，加入20份水混合搅拌4h，滴加2份浓度为2wt%硫酸铜溶液，滴加完全后继续搅拌2min，采用氢氧化钠调节体系pH值为8.4，加2份浓度为2%抗坏血酸溶液搅拌5min，离心分离，洗涤，干燥，得到尿素复合物。
实施例6
一种地下水处理用大孔阴离子交换树脂的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按重量份将32份大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂送入125份无水乙醇中溶胀4h，加入0.7份醇胺化合物、3份尿素复合物，在温度59℃搅拌14h，降温，洗涤，得到第一物料;
S2、在冰水浴中，向第一物料中滴加15份氯化亚砜，升温至59℃保温4h，降温，洗涤，过滤，得到第二物料;
S3、将第二物料送入100份N，N二甲基甲酰胺中溶胀9h，加入16份三甲胺反应32h，得到地下水处理用大孔阴离子交换树脂。
其中，在S1中，尿素复合物采用如下工艺制备：按重量份称取25份甲醛，搅拌状态下向其中滴加7份水玻璃，调节体系pH值为8.3，在温度56℃搅拌24min，加入4份尿素，在温度91℃搅拌15min，加入1.4份三聚氰胺、1.5份月桂酰胺丙基甜菜碱继续搅拌8min，加入32份水混合搅拌3h，滴加3份浓度为1.8wt%硫酸铜溶液，滴加完全后继续搅拌6min，采用氢氧化钠调节体系pH值为8.2，加3份浓度为1.8%抗坏血酸溶液搅拌10min，离心分离，洗涤，干燥，得到尿素复合物。
对实施例1-6制备的地下水处理用大孔阴离子交换树脂进行性能测试，测试结果如下表所示：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
