一种硝酸根吸附树脂的制备方法

文档序号:1947909 发布日期:2021-12-10 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 一种硝酸根吸附树脂的制备方法 (Preparation method of nitrate radical adsorption resin ) 是由 张结来 于 2021-08-04 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种硝酸根吸附树脂的制备方法,包括以下步骤:单体相制备,以质量份数计,取苯乙烯、双烯烃或三烯烃交联剂及引发剂混合,记为单体相;水相制备,以质量份数计,取去离子水、份氯化钠及分散剂混合加热;活化母体制备,将单体相加入至水相中,聚合成活化母体,降至室温,清洗并干燥;氯甲基化中间体制备,以质量份数计,取活化母体与氯甲醚在存在路易斯酸催化剂的条件下反应,降温加甲醇或甲缩醛清洗得氯甲基化中间体;硝酸根吸附树脂制备,取氯甲基化中间体,放入溶胀剂中加入三乙胺,经清洗得硝酸根吸附树脂;采用本发明中硝酸根吸附树脂的制备方法得到的硝酸根吸附树脂显著提高了对硝酸盐吸附容量,提供了更高的工作交换容量。(The invention provides a preparation method of nitrate radical adsorption resin, which comprises the following steps: preparing a monomer phase, namely mixing a styrene, a diolefin or triene crosslinking agent and an initiator in parts by mass, and marking as the monomer phase; preparing a water phase, namely mixing and heating deionized water, sodium chloride and a dispersing agent in parts by mass; preparing an activated matrix, namely adding a monomer phase into a water phase, polymerizing to form the activated matrix, cooling to room temperature, cleaning and drying; preparing a chloromethylation intermediate, namely taking an activated matrix and chloromethyl ether to react in the presence of a Lewis acid catalyst in parts by weight, cooling, and adding methanol or methylal to wash to obtain the chloromethylation intermediate; preparing nitrate radical adsorption resin, namely putting a chloromethylated intermediate into a swelling agent, adding triethylamine, and cleaning to obtain the nitrate radical adsorption resin; the nitrate radical adsorption resin obtained by the preparation method of the nitrate radical adsorption resin obviously improves the nitrate radical adsorption capacity and provides higher working exchange capacity.)

一种硝酸根吸附树脂的制备方法

技术领域

本发明属于水处理材料制备技术领域,具体涉及一种硝酸根吸附树脂的制备方法。

背景技术

随着生活水平快速提升,人们更加重视对饮用水的水质要求。然而地下水污染日益严重,尤其地下水的硝酸盐严重超标。当婴幼儿摄入过量的硝酸盐时,会导致高铁血红蛋白症,严重时可缺氧死亡。同时硝酸盐会转化成亚硝酸盐,此物质可引起致癌、致畸和致突变。世界卫生组织(WHO)规定饮用水中的硝酸盐氮浓度不能超过11.3mg/L,推荐标准为5.6mg/L。

目前对于饮用水硝酸盐污染治理技术研究较多,其中离子交换技术由于其简单、高效、可再生及低成本等特点,广泛应用于水处理领域。而离子交换技术中市场上常用的采用大孔三乙胺强碱离子交换树脂来出去硝酸盐可以从地下水和地表水选择性的去除硝酸根,从而使饮用水达标。但是其存在交换容量低的问题,一般全交换容量为1mol/L左右。

因此,需要设计一种能够调高对硝酸盐吸附容量的硝酸根吸附树脂的制备方法来解决目前所面临的技术问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足,本发明提供了一种能够调高对硝酸盐吸附容量的硝酸根吸附树脂的制备方法。

本发明的技术方案为:硝酸根吸附树脂的制备方法,包括以下步骤:单体相制备,以质量份数计,取679~680份苯乙烯、48~49份双烯烃或三烯烃交联剂及引发剂混合,记为单体相;水相制备,以质量份数计,取990~1010份去离子水、32~33份氯化钠及分散剂混合加热至70~100℃;活化母体制备,将单体相加入至水相中,在70~100℃的环境下聚合成活化母体,降至室温,清洗并干燥;氯甲基化中间体制备,以质量份数计,取200份活化母体与600份氯甲醚在存在路易斯酸催化剂的条件下,在30~45℃环境下反应4~16h,降温加甲醇或甲缩醛清洗得氯甲基化中间体;硝酸根吸附树脂制备,取氯甲基化中间体,放入溶胀剂中溶胀后加入三乙胺,在20~100℃的环境下反应5~8h,经去离子水清洗得硝酸根吸附树脂。

所述双烯烃或三烯烃交联剂为二乙烯苯、三辛烯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙二醇二乙烯基醚、三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷二烯丙基醚中的一种或几种。

所述路易斯酸催化剂为氯化铝、氯化锌、三氯化铁、四氯化锡、三氟化硼中的一种或几种。

所述单体相制备步骤中,所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化苯甲酰叔丁酯。

所述引发剂为过氧化苯甲酰叔丁酯,以质量份数计,所述引发剂的用量为1~1.5份。

所述水相制备步骤中,所述分散剂可采用氯化钙、磷酸钠、硫酸镁、碳酸钠、聚乙烯醇、明胶、羧甲基纤维性、羟乙基纤维素中的一种。

所述分散剂为聚乙烯醇,以质量份数计,所述分散剂的用量为2~2.5份。

所述活化母体制备步骤中,将单体相加入至水相中,在82℃保持4h,然后升温到88℃保持1.5h后聚合成活化母体。

本发明的有益效果:采用本发明中硝酸根吸附树脂的制备方法得到的硝酸根吸附树脂显著提高了对硝酸盐吸附容量,提供了更高的工作交换容量,意味着在相同的设备、相同工作条件下,使用本树脂具有更高的工作周期,减少再生和排放,大大降低了使用成本和二次污染。

附图说明

图1为本发明中硝酸根吸附树脂的制备方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。本发明可以以许多不同的形式实现,不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本发明透彻且完整,并且向本领域技术人员充分表达本发明的范围。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。

本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素,并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1所示,硝酸根吸附树脂的制备方法,包括以下步骤:单体相制备,以质量份数计,取679~680份苯乙烯、48~49份双烯烃或三烯烃交联剂及引发剂混合,记为单体相;水相制备,以质量份数计,取990~1010份去离子水、32~33份氯化钠及分散剂混合加热至70~100℃;活化母体制备,将单体相加入至水相中,在70~100℃的环境下聚合成活化母体,降至室温,清洗并干燥,形成300~1000μm的小球;氯甲基化中间体制备,以质量份数计,取200份活化母体与600份氯甲醚在存在路易斯酸催化剂的条件下,在30~45℃环境下反应4~16h,降温加甲醇或甲缩醛清洗得氯甲基化中间体,生成含氯量大于16%的氯球;硝酸根吸附树脂制备,取氯甲基化中间体,放入溶胀剂中溶胀后加入三乙胺,在20~100℃的环境下反应5~8h,经去离子水清洗得硝酸根吸附树脂;其中为了减少排放及原料成本,未反应的溶剂及三乙胺会循环利用;采用本实施例中硝酸根吸附树脂的制备方法得到的硝酸根吸附树脂显著提高了对硝酸盐吸附容量,提供了更高的工作交换容量,意味着在相同的设备、相同工作条件下,使用本树脂具有更高的工作周期,减少再生和排放,大大降低了使用成本和二次污染。

在上述实施例中,单体相制备步骤中,作为苯乙烯及双烯烃或三烯烃交联剂的用量多种可选的实施方式:679份苯乙烯、48份双烯烃或三烯烃交联剂;680份苯乙烯、49份双烯烃或三烯烃交联剂;679.65份苯乙烯、48.21份双烯烃或三烯烃交联剂;679份苯乙烯、49份双烯烃或三烯烃交联剂;680份苯乙烯、48份双烯烃或三烯烃交联剂;679.65份苯乙烯、48份双烯烃或三烯烃交联剂;679.65份苯乙烯、49份双烯烃或三烯烃交联剂;679份苯乙烯、48.21份双烯烃或三烯烃交联剂;680份苯乙烯、48.21份双烯烃或三烯烃交联剂。

在上述实施例中,水相制备步骤中,去离子水及氯化钠的用量多种可选的实施方式:990份去离子水、32份氯化钠;1010份去离子水、33份氯化钠;990份去离子水、33份氯化钠;1010份去离子水、32份氯化钠;1000份去离子水、32.3份氯化钠;1000份去离子水、32份氯化钠;1000份去离子水、33份

氯化钠;990份去离子水、32.3份氯化钠;1010份去离子水、32.3份氯化钠。

作为上述实施例中,双烯烃或三烯烃交联剂的多种可选的实施方式,双烯烃或三烯烃交联剂为二乙烯苯、三辛烯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙二醇二乙烯基醚、三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷二烯丙基醚中的一种或几种。

作为上述实施例中,路易斯酸催化剂的多种可选的实施方式,路易斯酸催化剂为氯化铝、氯化锌、三氯化铁、四氯化锡、三氟化硼中的一种或几种。

具体的,在上述实施例单体相制备步骤中,引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化苯甲酰叔丁酯;更为具体的,引发剂为过氧化苯甲酰叔丁酯,以质量份数计,引发剂的用量为1~1.5份。

具体的,在上述实施例水相制备步骤中,分散剂可采用氯化钙、磷酸钠、硫酸镁、碳酸钠、聚乙烯醇、明胶、羧甲基纤维性、羟乙基纤维素中的一种;更为具体的,分散剂为聚乙烯醇,以质量份数计,分散剂的用量为2~2.5份。

具体的,在上述实施例活化母体制备步骤中,将单体相加入至水相中,在82℃保持4h,然后升温到88℃保持1.5h后聚合成活化母体。

作为硝酸根吸附树脂的制备方法更为具体的一种实施方式,将679.65g苯乙烯、48.21g二乙烯苯和1.1g过氧化苯甲酰叔丁酯混合,记为单体相;向反应釜内加入1000mL去离子水、32.3g氯化钠、2.1g聚乙烯醇,加热到88℃,记为水相;将单体相加入到水相中,在82℃的环境下保温4h,然后升温到88℃,保温1.5h聚合成活化母体,降温到室温,清洗,干燥;将其中200g活化母体和600mL氯甲醚投入反应釜中,然后加入80g氯化锌,在45℃的环境下,保温10h,得到氯含量为20.75%氯甲基化中间体,氯甲基化中间体用甲醇清洗干净后,加入200g三乙胺和500mL甲醇,在65℃的环境下回流8h,得到交换容量为1.21eq/L的树脂。

为了对本实施例中制备的硝酸根吸附树脂去除硝酸根的性能进行评价,进行了以下实验。

将杜笙公司生产的硝酸根吸附树脂A-62MP及上述实施例中制备的硝酸根吸附树脂分别取20ml填充在两个交换柱中,去除气泡,用1BV水清洗,将某地下水(硫酸根300ppm,硝酸根25ppm)设置流速为10BV/h流入交换柱中,在交换柱出口检测设置为5ppm是即停止,记录制水量,通过计算杜笙公司生产的硝酸根吸附树脂A-62MP工作交换容量为430mmol/L,上述实施例中制备的硝酸根吸附树脂工作交换容量为550mmol/L。

由此可知采用上述实施例中的制备方法制得的硝酸根吸附树脂对硝酸盐吸附容量较高。

至此,已经详细描述了本发明的各实施例。为了避免遮蔽本发明的构思,没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述,完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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