[发明专利]一种芳香磺酸选择性离子交换树脂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种芳香磺酸选择性离子交换树脂及其制备方法与应用，属于离子交换树脂领域。

背景技术

芳香磺酸化合物及其衍生物是一类重要的精细化学品，是广泛用于合成催化剂、乳化剂、防腐剂、防诱剂、润滑油添加剂、离子交换树脂及其它多种专用化学品的原料，也是制备酸类化合物、染料、医药、皮革制剂和杀虫剂等的重要中间体。目前，芳香磺酸化合物的合成主要采用浓硫酸与芳香烃的磺化反应，生产过程中多包含中和工艺，因此芳香磺酸生产废水一般含有大量的硫酸盐。离子交换树脂凭借其吸附容量高、固液容易分离、易于实现工业化等特点已经被成功应用于芳香磺酸有机废水处理的领域。但废水中高浓度的硫酸根二价阴离子会与芳香磺酸有机阴离子产生严重的竞争吸附作用，使离子交换树脂对芳香磺酸的吸附容量大幅下降，从而限制了离子交换树脂法在芳香磺酸化合物废水处理领域的广泛应用。

目前，传统的弱碱性阴离子交换树脂都是以含有对称烷基链的仲胺作为胺化试剂，如二甲胺、二乙胺等。此外，在树脂的实际应用中发现，接枝的胺化功能试剂中碳链数的增加或环烷烃的引入虽可提高树脂的吸附选择性，但同时也会降低树脂的吸附容量和动力学性能。因此，本发明从实际应用的角度出发，选用具有不对称烷基的N-甲基环己胺作为功能基化试剂，一方面大分子的环己胺可以增加树脂的吸附选择性；另一方面，N-甲基环己胺功能基中的小分子甲基可保证树脂的吸附容量和吸附速率。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种芳香磺酸选择性离子交换树脂及其制备方法与应用，通过本发明制备出的N-甲基环己胺修饰的弱碱性阴离子交换树脂抗盐效果好，可从含有高浓度硫酸盐的废水中选择性吸附分离芳香磺酸类化合物。

技术方案：本发明提供了一种芳香磺酸选择性离子交换树脂，所述的芳香磺酸选择性离子交换树脂的基本结构单元如下：

其中n为聚合度，n为整数，且n≥1。

其中：

所述的芳香磺酸选择性离子交换树脂的弱碱交换容量为2.05～3.46mmol/g。

本发明还提供了一种芳香磺酸选择性离子交换树脂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1)将氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯共聚体即树脂氯球，浸泡在惰性有机溶剂中，充分溶胀后去除惰性有机溶剂，得到充分溶胀的树脂氯球；

2)将N-甲基环己胺滴加到充分溶胀的树脂氯球中，搅拌充分反应；

3)充分反应后，去除反应液，对反应产物水洗至中性后，抽提、干燥得到N-甲基环己胺修饰的弱碱性阴离子交换树脂，即所述的芳香磺酸选择性离子交换树脂。

其中：

步骤1)所述的树脂氯球的交联度为4％～12％，树脂氯球中含氯量为16～20wt％。

步骤1)所述的惰性有机溶剂为苯、硝基苯、二氯甲烷、二氯乙烷或N,N-二甲基甲酰胺中的一种。

步骤1)所述的充分溶胀的时间为3～24h。

步骤2)所述的搅拌充分反应是指设定搅拌速率为100～120r/min，在常温下搅拌反应2～4h，之后在60～80℃条件下，搅拌反应8～12h。

步骤2)所述的N-甲基环己胺中的氮元素与树脂氯球中氯元素的摩尔比为2:1～10:1；所述的N-甲基环己胺为市售化学试剂，纯度为90％以上。

本发明还提供了一种芳香磺酸选择性离子交换树脂的应用，所述离子交换树脂应用于芳香磺酸废水吸附处理中。

其中：

所述的芳香磺酸废水中共存竞争性硫酸根离子的浓度≥2000mg/L

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1)本发明提供的芳香磺酸选择性离子交换树脂吸附容量大、机械强度高、动力学性能和选择性俱佳、易于合成，在高盐分芳香磺酸有机废水处理领域具有广阔的应用前景；

2)本发明提供的芳香磺酸选择性离子交换树脂的制备方法操作简单，成本低廉；

3)本发明提供的离子交换树脂抗盐性效果好，在保证交换容量和吸附速率的同时，还有效降低了树脂对芳香磺酸有机废水中硫酸根的吸附，从而提高树脂对芳香磺酸的吸附选择性，且吸附效果明显高于传统的商品化离子交换树脂。

具体实施方式