[发明专利]一种4-乙烯吡啶吸附树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附树脂及其合成方法，更具体地说，是指一种4-乙烯吡啶吸附树脂及其制备方法。

背景技术

乙烯吡啶分子中含有环氮原子，因而乙烯吡啶系吸附树脂是含有氮的多孔共聚体，它具有三级氨的结构，能与各种酸生成盐，工业上被称之为缚酸剂。由于目前化工废水具有含盐量高、酸碱性强、可溶性有机物浓度高等特点，一般的生物方法很难处理此类化工废水，而通常离子交换树脂由于受废水中盐的干扰，其交换容量明显下降，中等极性的丙烯酸酯类树脂在酸碱性强的溶液中酯基容易水解，非极性疏水大孔树脂虽然比表面积占优势，但对可溶性有机物的吸附量较低。而极性乙烯吡啶类吸附树脂几乎不受此类化工废水的影响，其表现出吸附容量高，也比较容易洗脱；另一方面，从乙烯吡啶吸附树脂制备的单体结构上看，由于乙烯吡啶与苯乙烯的主要差别只是-N＝替代了-C＝，并且氮上含有一对未共用的电子对，并不参与苯环上的共轭体系，该类树脂可以与含有空轨道的金属离子进行配位，可以作为催化剂的载体使用。因而，乙烯吡啶比苯乙烯系树脂有许多优点和特定的功能，是一类有着广泛应用前景的功能性吸附树脂。

文献检索表明，现有的美国商品树脂Reillex425是含有乙烯吡啶的功能基团，其比表面积相对较低(46.04m2/g)，作为吸附剂在吸附吸附质时，由于活性位点少，吸附量也就相应低；同时，Reillex425树脂的分子平均孔径也较小，在吸附大分子物质时，吸附质无法进入树脂的孔道中，只能在其表面上吸附，由于其比表面积小，此类树脂的吸附量较低。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有的乙烯吡啶树脂所存在的吸附量小、平均孔径小、比表面积较小，本发明是提供一种4-乙烯吡啶吸附树脂及其合成方法，通过本发明合成得到的4-乙烯吡啶吸附树脂比表面积较大，在吸附有机物质时，可以克服其它无机阴离子的干扰，吸附选择性和容量都有所提高。

2.技术方案

本发明的技术方案如下：

一种4-乙烯吡啶吸附树脂，其结构单元如下：

从以上结构单元中可以看出：此类树脂在功能基团中含有C＝N-，并且N上有一对孤对电子未参与苯环的共轭体系，因此该类树脂可以与有空轨道的金属离子进行配位，作为催化剂载体使用。在上述的结构单元中，由于乙烯吡啶分子含有环氮原子，具有三级氨的结构，也可以看作弱碱，能与各种酸生成盐。

所述的一种乙烯吡啶树脂，其比表面积为100～410m²/g，平均孔径为6～9nm。

一种4-乙烯吡啶树脂的制备采用悬浮聚合法合成，合成反应体系由水相和油相组成。其合成方法，主要包括以下步骤：

(a)水相中加入明胶、羟乙基纤维素、聚乙烯醇作分散剂；

(b)油相由反应物和致孔剂构成，反应物和致孔剂的质量比为4∶1～1∶4；反应物包括单体和交联剂，单体和交联剂的质量比为1∶1～1∶10，其中单体为4-乙烯吡啶，交联剂二乙烯苯；

(c)向油相中加入质量百分比为0.5～2％的过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈构成的引发剂，通氮气以除去水相和油相中的氧气，将油相逐步加入到搅拌的水相中，水相与油相的质量比为2∶1～8∶1，反应温度为55～80℃，反应7～10小时后于85～95℃保温6～10小时，冷却后处理可得4-乙烯吡啶吸附树脂。

步骤(a)中明胶、羟乙基纤维素、聚乙烯醇在水相中的质量百分比为0.05％～0.5％。步骤(b)中致孔剂由甲苯、200#汽油、正庚烷和乙酸乙酯等构成。步骤(c)中引发剂中过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈的质量百分比为3∶1～1∶3。

按照以上步骤得到树脂后，用水蒸汽蒸馏或用丙酮、乙醇、工业酒精、低沸点溶剂汽油抽提。一般经索氏抽提器抽提4-8小时经筛选后可得提纯后的4-乙烯吡啶吸附树脂。

3.有益效果

本发明公开了一种4-乙烯吡啶吸附树脂及其合成方法，这种树脂对于有机物和金属离子具有较强的吸附能力，可以有效地用于处理相关有机废水。本发明提供的方法所用试剂相对简单、易购，所需设备简易。

附图说明

图1为本发明准备得到的4-乙烯吡啶吸附树脂的孔径和微分孔容分布图。

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明。

实施例1