[发明专利]一种亲水性磁性苯乙烯系强碱阴离子交换微球树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种亲水性磁性苯乙烯系强碱阴离子交换微球树脂及其制备方法，属于树脂材料领域。本发明将磁性颗粒与有机单体进行悬浮聚合反应，获得具有羟基化或酰氧基化苯乙烯系共聚磁性微球，对酰氧基化的苯乙烯系磁性微球进行水解即可获得羟基化苯乙烯磁性微球，此树脂白球进一步通过与仲胺、醛的曼尼希反应引入叔胺结构，每个苯环可以最多引入2个叔胺基团，大大提高了树脂的交换容量。进一步的，对胺化后的树脂进行烷基化反应，即可获得本发明的树脂。由于树脂具有磁性，沉降性能优良，可以采用流化床吸附工艺，极大地提高了了处理水量，可用于各种废水、饮用水或自然水体中腐殖酸、富里酸、无机阴离子等带负电物质的分离或去除。

技术领域

本发明属于树脂材料领域，具体涉及一种亲水性磁性苯乙烯系强碱阴离子交换微球树脂，另外，本发明还涉及该树脂的制备方法。

背景技术

苯乙烯系强碱阴离子交换树脂是一种具有疏水性苯乙烯骨架、高机械强度及高交换容量的阴离子交换树脂，其广泛用于生物医药工程、化学分析、废水处理及资源化等方面。然而，传统的苯乙烯系强碱阴离子交换树脂粒径多在0.3mm～1.2mm之间，在应用时多采用固定床工艺，使树脂在应用时传质阻力大、处理水量低，增加了运行成本。由于小颗粒的树脂具有较大的外比表面积和优良的动力学性能，其吸附和脱附性能要明显优于大颗粒的树脂。若在粉末树脂球内掺入小粒径的磁性颗粒使树脂具有磁性，不仅可以利用磁场进行快速有效的分离，还可使用全混式操作工艺，从而极大地增加处理水量，降低投资和运行成本。

目前，国内外对磁性强碱阴离子交换树脂的报道主要集中在丙烯酸系树脂，如澳大利亚Orica公司的专利AU744706B2，其中公开了用于饮用水处理的MIEX树脂。国内学者也相应开发了具有磁性的丙烯酸系强碱阴离子交换树脂材料，如专利CN101781437A公开的磁性丙烯酸系强碱阴离子交换微球树脂和专利CN102430433A公开的可以选择性去除硝态氮的磁性丙烯酸系强碱阴离子交换微球树脂。

磁性苯乙烯系强碱阴离子交换树脂之所以报道较少是因为树脂在形成季胺基团时需要先经过氯甲基化的傅-克反应(Friedel-Crafts reaction)，反应过程产生高浓度的酸会腐蚀树脂骨架中的磁性粒子。中国专利CN101708475A公开了一种利用氯甲基苯乙烯为反应单体直接合成了磁性氯球，然后进一步胺化制得苯乙烯系阴离子交换树脂的方法。然而，氯甲基苯乙烯与交联剂二乙烯苯的反应竞聚率差异较大，容易造成聚合不均匀，对树脂的再生利用产生负面影响。此外，日本学者板垣孝治在专利(TakaharuI.JP,7650393.1976)中指出含氯甲基的单体与二乙烯苯等在进行悬浮共聚时，粒状共聚体中有发泡现象产生，很难得到均一的粒状共聚体。另一方面，由于苯乙烯系树脂骨架的疏水结构，树脂含水率较低，其在应用时容易被有机物造成污染，严重限制了其应用推广。

因此，设法提高苯乙烯树脂亲水性，并采用合适手段避免合成过程腐蚀树脂骨架内的磁性材料，开发具有高含水率的亲水性磁性苯乙烯系强碱阴离子交换树脂微球具有重要的应用前景和实践意义。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种亲水性磁性苯乙烯系强碱阴离子交换微球树脂，可以解决苯乙烯系强碱阴离子交换树脂的合成过程中氯甲基化过程会产生强酸环境腐蚀骨架内的磁性颗粒，和苯乙烯树脂亲水性较差的问题。

本发明的另一目是提供一种上述亲水性磁性苯乙烯系强碱阴离子交换微球树脂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种亲水性磁性苯乙烯系强碱阴离子交换微球树脂，该树脂由树脂骨架和位于树脂骨架内的磁性颗粒组成，其中树脂骨架的结构中包括如式(I)所示的结构单元，