一种离子交换用聚苯乙烯磺酸钠整体柱的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种离子交换用聚苯乙烯磺酸钠整体柱的制备方法。步骤如下：以苯乙烯磺酸钠水溶液作为水相，制备不同水油比的高内相乳液，将所得高内相乳液移入层析柱中，再引发单体聚合后，采用淋洗液把层析柱中的油相除去，再冷冻干燥即可获得聚苯乙烯磺酸钠整体柱。经测试，此整体柱具有良好的离子交换效果。本发明专利技术采用一步法合成聚苯乙烯磺酸钠整体柱，操作简单安全，并且绿色环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种离子交换用聚苯乙烯磺酸钠整体柱的制备方法，具体涉及以高内相乳液为模板，通过调控水相和石蜡油的比例，在乳化剂的稳定下，制备不同高内相乳液体系。采用氧化还原的方法使单体聚合，并除去石蜡油，最后经冷冻干燥，获得一种离子交换用聚苯乙烯磺酸钠整体柱。
技术介绍
传统聚苯乙烯磺酸钠阳离子交换树脂的制备通常分为两个步骤：（1）合成高分子共聚物骨架——聚（苯乙烯-二乙烯基苯）;（2）在骨架上引入磺酸功能基团。其中，第二步将合成好的聚（苯乙烯-二乙烯基苯）在经过磺化剂——浓硫酸磺化可得到磺酸型强酸性阳离子交换树脂，也可用发烟硫酸、氯磺酸和三氧化硫作为磺化剂，得到磺化度更高的强酸性阳离子交换树脂；当浓硫酸为磺化剂的反应，通常需要过量硫酸（用量是树脂的3-4倍）才能反应完全，并且反应生成的水对磺化作用有负面影响且反应时间较长，反应温度较高，有时还需要逐步升温。此外，磺化结束后需要用浓酸逐步的稀释，若稀释速度过快，会产生树脂急剧膨胀而导致球体破裂等情况，后处理工作量较大，后续清洗工作比较繁琐；这种传统工艺磺化后得到的离子交换树脂，其中含有约37%左右的硫酸，必须要用不同浓度硫酸缓慢地梯度稀释和清水清洗才能得到成品，工序时间长，耗用不同浓度的硫酸和清水量大，而且清洗后的废液中有一定浓度的硫酸，不仅造成资源浪费，还无法回收利用，只能排放，对环境的污染极大。本专利技术涉及一种离子交换用聚苯乙烯磺酸钠整体柱的制备方法。利用高内相乳液为模板，苯乙烯磺酸钠及相应交联剂水溶液为连续相即水相，引发单体聚合，再除去内部油相，最后经冷冻干燥，制备聚苯乙烯磺酸钠整体柱。经测试证明，这一整体柱能有效交换水中的铜等金属离子。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是公开一种离子交换用聚苯乙烯磺酸钠整体柱的制备方法；本专利技术所述的离子交换用聚苯乙烯磺酸钠整体柱的制备方法，包括如下步骤：以苯乙烯磺酸钠、N’N-亚甲基双丙烯酰胺的水溶液为连续相，液体石蜡油为内相，在乳化剂稳定作用下，通过控制不同水油体积比，在机械搅拌条件下来制备不同高内相乳液体系。在40℃条件下，采用氧化还原的方法引发连续相聚合。将制备的聚合物在淋洗液作用下除去内相液体石蜡油，最后经冷冻干燥即可获得聚苯乙烯磺酸钠整体柱；所说的水溶性交联剂为N’N-亚甲基双丙烯酰胺；所说的单体为苯乙烯磺酸钠；所说的油相为石蜡油；所说乳化剂为吐温85；所说的水相占乳液的体积介于25%~10%之间；所说的乳液体系为高内相乳液；所说的引发剂为氧化还原体系引发剂过硫酸铵和四甲基乙二胺互配体系或过硫酸钾和氯化亚铁互配体系；所说的淋洗液为环己烷；采用扫描电镜(SEM)S-3400(日本JEOL公司)观测多孔柱状聚合物材料的内外形貌。采用等离子体发射光谱仪测定多孔聚苯乙烯磺酸钠的离子交换效果；本专利技术引入高内相乳液模板制备具有多孔结构的聚苯乙烯磺酸钠整体柱，无须后续磺化处理，制备方法操作简便，绿色环保；实施例1将2.06克苯乙烯磺酸钠、0.31克N’N-亚甲基双丙烯酰胺、0.95克吐温85、0.03克过硫酸铵溶解在9.5克的蒸馏水中。开启机械搅拌，并将28毫升液体石蜡油滴入水相中。待液体石蜡油滴加完毕，再加入0.02克四甲基乙二胺，持续搅拌一分钟。将制备的高内相乳液倒入层析柱中，放入40℃烘箱中反应12小时；聚合后的样品用环己烷淋洗24小时，除去石蜡油。再放入冷冻干燥机中干燥24小时，即可制得多孔聚苯乙烯磺酸钠整体柱；根据SEM电镜照片，多次测量取平均值得平均孔径为45微米；实施例2将2.06克苯乙烯磺酸钠、0.31克N’N-亚甲基双丙烯酰胺、0.95克吐温85、0.03克过硫酸铵溶解在9.5克的蒸馏水中。开启机械搅拌，并将85毫升液体石蜡油滴入水相中。待液体石蜡油滴加完毕，再加入0.02克四甲基乙二胺，持续搅拌一分钟。将制备的高内相乳液倒入层析柱中，放入40℃烘箱中反应12小时；聚合后的样品用环己烷淋洗24小时，除去石蜡油。再放入冷冻干燥机中干燥24小时，即可制得多孔聚苯乙烯磺酸钠整体柱；根据SEM电镜照片，多次测量取平均值得平均孔径为87微米；实施例3将2.06克苯乙烯磺酸钠、0.31克N’N-亚甲基双丙烯酰胺、0.95克吐温85、0.03克过硫酸钾溶解在9.5克的蒸馏水中。开启机械搅拌，并将38毫升液体石蜡油滴入水相中。待液体石蜡油滴加完毕，再加入0.02克氯化亚铁，持续搅拌一分钟。将制备的高内相乳液倒入层析柱中，放入40℃烘箱中反应12小时；聚合后的样品用环己烷淋洗24小时，除去石蜡油。再放入冷冻干燥机中干燥24小时，即可制得多孔聚苯乙烯磺酸钠整体柱；根据SEM电镜照片，多次测量取平均值得平均孔径为59微米；实施例4将2.06克苯乙烯磺酸钠、0.31克N’N-亚甲基双丙烯酰胺、0.95克吐温85、0.03克过硫酸铵溶解在9.5克的蒸馏水中。开启机械搅拌，并将38毫升液体石蜡油滴入水相中。待液体石蜡油滴加完毕，再加入0.02克四甲基乙二胺，持续搅拌一分钟。将制备的高内相乳液倒入层析柱中，放入40℃烘箱中反应12小时；聚合后的样品用环己烷淋洗24小时，除去石蜡油。再放入冷冻干燥机中干燥24小时，即可制得多孔聚苯乙烯磺酸钠整体柱；配置硫酸铜水溶液，其中铜离子的浓度为670毫克/升。将硫酸铜溶液倒入装有多孔聚苯乙烯磺酸钠的层析柱中，在重力作用下，硫酸铜溶液渗过柱状聚苯乙烯磺酸钠。收集滤液，等离子体发射光谱仪测得滤液中铜离子的浓度仅为21毫克/升。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子交换用聚苯乙烯磺酸钠整体柱的制备方法，其特征在于一步合成，无须磺化处理，操作简单，安全环保；主要包括如下步骤：将单体、水溶性交联剂、乳化剂和引发剂溶解在蒸馏水中作为水相，往水相中添加油相，在机械搅拌条件下，通过控制不同的水油比例，来制备不同的高内相乳液体系，将高内相乳液移入层析柱中，加热引发水相单体聚合，将最终得到的柱状聚合物材料，经淋洗液冲洗除去油相，并冷冻干燥即可得到离子交换用聚苯乙烯磺酸钠整体柱；所说的水溶性交联剂为N’N‑亚甲基双丙烯酰胺；所说的单体为苯乙烯磺酸钠；所说的油相为石蜡油；所说乳化剂为吐温85；所说的水相占乳液的体积介于25%~10%之间；所说的乳液体系为高内相乳液；所说的引发剂为氧化还原体系引发剂过硫酸铵和四甲基乙二胺互配体系或过硫酸钾和氯化亚铁互配体系；所说的淋洗液为环己烷。

【技术特征摘要】
1.一种离子交换用聚苯乙烯磺酸钠整体柱的制备方法，其特征在于一步合成，无须磺化处理，操作简单，安全环保；主要包括如下步骤：将单体、水溶性交联剂、乳化剂和引发剂溶解在蒸馏水中作为水相，往水相中添加油相，在机械搅拌条件下，通过控制不同的水油比例，来制备不同的高内相乳液体系，将高内相乳液移入层析柱中，加热引发水相单体聚合，将最终得到的柱状聚合物材料，经淋洗液冲洗除...

【专利技术属性】
技术研发人员：章圣苗，陈建定，范小兴，蔡春华，王彦华，朱芸，吴萍萍，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31