一种磁性环硫树脂功能材料的制备及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种磁性环硫树脂功能材料的制备，包括如下制备过程：第一步，制备环硫树脂；第二步，环硫树脂开环加硫反应；第三步，制备氨基化富硫环硫树脂；第四步，将氨基化富硫环硫树脂溶于丙酮溶液中，然后向其中加入磁性四氧化三铁、液体石蜡和乳化剂span‑80，超声分散30min后加入浓度为50％的戊二醛溶液，常温搅拌反应5h后过滤烘干得到磁性环硫树脂功能材料。本发明专利技术制备的磁性环硫树脂对Hg(II)和甲基汞均具有较高的吸附能力，对Hg(II)的最大吸附量达到478mg.g‑1，对甲基汞的最大吸附量达到263mg.g‑1，能够同时实现对Hg(II)的除去以及对Hg(II)转化成的甲基汞的除去。

Preparation and application of a magnetic ring sulfur resin functional material

The invention discloses the preparation of a magnetic sulfur-rich resin functional material, including the following preparation process: the first step is to prepare sulfur-rich resin; the second step is to ring-opening sulfur addition reaction of sulfur-rich resin; the third step is to prepare sulfur-rich sulfur-amino resin; the fourth step is to dissolve the sulfur-rich sulfur-amino resin in acetone solution, and then to it. Magnetic cyclic sulfur resin functional materials were obtained by adding magnetic ferric oxide, liquid paraffin and emulsifier span_80, ultrasonic dispersing for 30 minutes, adding 50% glutaraldehyde solution, stirring reaction at room temperature for 5 hours and filtering drying. The magnetic ring sulfur resin prepared by the present invention has high adsorption capacity for Hg (II) and methyl mercury, the maximum adsorption capacity for Hg (II) is 478 mg 1, and the maximum adsorption capacity for methyl mercury is 263 mg 1. The magnetic ring sulfur resin can simultaneously remove Hg (II) and methyl mercury converted from Hg (II).

【技术实现步骤摘要】
一种磁性环硫树脂功能材料的制备及其应用
本专利技术属于领域，涉及一种磁性环硫树脂功能材料的制备及其在废水处理中的应用。
技术介绍
在有色金属冶炼厂中中排出的废水中含有大量的Hg(II)，同时在农药生产、电池、化妆品等领域排放的废水中均含有甲基汞，而Hg(II)在环境中容易转化为甲基汞，甲基汞有剧毒，容易对人体的神经系统和心脑血管造成威胁，并且甲基汞具有在食物链中进行富集的能力，最终进入人体，对人体造成危害，因此在Hg(II)未转化为甲基汞时能够除去，可以减少水体中甲基汞的含量，因此需要研究一种既能高效快速除去Hg(II)又能除去甲基汞的功能材料。现有的技术中大多是直接对Hg(II)或者是对甲基汞进行吸附除去，虽然吸附材料Hg(II)和甲基汞均具有一定的吸附能力，但是不能实现同时对Hg(II)和甲基汞均具有很大的吸附性能，并且处理时间长效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种磁性环硫树脂功能材料的制备及其应用，制备的磁性环硫树脂具有-C＝S、-SH和-S-,Hg(II)与-C＝S和-S-均能通过螯合作用结合，实现对Hg(II)的吸附作用，同时-SH通过离子交换反应与Hg(II)结合，进而能够提高对Hg(II)的吸附能力，同时对于甲基汞通过与-SH的离子交换作用实现吸附，并且由于磁性环硫树脂功能材料中的功能基团包裹在磁性材料的外部，增大了吸附材料的比表面积，进而提加了吸附材料的活性位点，能够提高吸附速率并且能够提高吸附剂的选择性和吸附量，使得磁性环硫树脂功能材料对Hg(II)和甲基汞均具有较高的吸附能力，对Hg(II)的最大吸附量达到478mg.g-1，对甲基汞的最大吸附量达到263mg.g-1，能够同时实现对Hg(II)的除去以及对Hg(II)转化成的甲基汞的除去。通过本专利技术可以解决传统吸附剂在对于Hg(II)和甲基汞的吸附量较低的问题，并且在实现Hg(II)的吸附能力较大的同时对于甲基汞也有较高的吸附能力，并且通过包覆磁性材料可以实现功能材料比表面积增大，吸附位点增多，提高吸附能力；同时能够提高吸附效率，降低吸附时间，达到快速处理污水的目的。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种磁性环硫树脂功能材料的制备，包括如下制备过程：第一步，环硫树脂的制备：向反应容器中加入丙酮溶剂和双酚A环氧树脂，常温下搅拌至双酚A环氧树脂完全溶解，然后降低反应容器的温度至-3℃-0℃，然后向其中加入硫脲，搅拌至溶解后恒温反应80min，然后升温至常温继续反应100-120min，然后将混合物倒入分液漏斗中，收集有机相，并将有机相在55℃下蒸发除去其中的溶剂，得到环硫树脂，其中每克双酚A环氧树脂中加入硫脲0.04mol，通过硫化反应使得硫替换双酚A环氧树脂中的氧，进而在双酚A环氧树脂中引入硫，为巯基的引入提供基础物质，反应结构式如下所示：第二步，环硫树脂开环加硫反应：将第一步中制备的环硫树脂在丙酮溶液中溶解后，加入氢氧化钠溶液调节溶液的pH＝13.5,然后向其中加入2-巯基噻唑啉，加热至40℃搅拌反应10-12h，得到富硫环硫树脂，其中每克环硫树脂中加入2-巯基噻唑啉0.020-0.021mol，2-巯基噻唑啉中含有-C＝S，同时含有-NH-，通过仲氨基能够实现对环硫树脂两侧环硫键的开键反应，进而使得环硫树脂中生成大量的巯基，反应结构式如下所示：第三步，氨基化富硫环硫树脂的制备：将富硫环硫树脂加入反应容器中，然后向其中加入四氢呋喃作为溶剂，搅拌均匀加入二氯亚砜，升温至70℃反应8h，过滤洗涤后烘干，然后将烘干的产物加入甲醛溶液中，搅拌均匀后向其中加入氨水，升温至70℃反应5h后过滤洗涤，得到氨基化富硫环硫树脂，其中每克富硫环氧树脂中加入二氯亚砜60-70mL,加入甲醛12mL,加入氨水35mL；反应结构式如下所示：第四步，将氨基化富硫环硫树脂溶于丙酮溶液中，然后向其中加入磁性四氧化三铁、液体石蜡和乳化剂span-80，超声分散30min后加入浓度为50％的戊二醛溶液，常温搅拌反应5h后过滤烘干得到磁性环硫树脂功能材料；其中每克氨基化富硫环硫树脂中加入0.4g磁性四氧化三铁、50mL液体石蜡和0.7mL乳化剂span-80,同时每克氨基化富硫环硫树脂中加入戊二醛4mL。进一步地，磁性环硫树脂功能材料应用于含Hg(II)的高浓度模拟料液中对Hg(II)的吸附，pH＝6的高浓度模拟料液中,[Hg(II)]＝20mg.L-1,[Cu(II)]＝150mg.L-1,[Ni(II)]＝150mg.L-1，磁性环硫树脂功能材料对Hg(II)的吸附率可达99.6％。进一步地，磁性环硫树脂功能材料对Hg(II)的吸附速率快，2h即可达到吸附饱和，并且最大吸附量达到478mg.g-1。进一步地，磁性环硫树脂功能材料对甲基汞的吸附速率快，10min即可达到吸附饱和，同时对甲基汞的最大吸附量达到263mg.g-1。本专利技术的有益效果：1、本专利技术制备的磁性环硫树脂对Hg(II)和甲基汞均具有较高的吸附能力，对Hg(II)的最大吸附量达到478mg.g-1，对甲基汞的最大吸附量达到263mg.g-1，能够同时实现对Hg(II)的除去以及对Hg(II)转化成的甲基汞的除去。2、本专利技术制备的磁性环硫树脂具有-C＝S、-SH和-S-,Hg(II)与-C＝S和-S-均能通过螯合作用结合，实现对Hg(II)的吸附作用，同时-SH通过离子交换反应与Hg(II)结合，进而能够提高对Hg(II)的吸附能力。3、本专利技术制备的磁性环硫树脂对于甲基汞通过与-SH的离子交换作用实现吸附，由于磁性环硫树脂的两端均含有-SH,并且由于磁性环硫树脂功能材料中的功能基团包裹在磁性材料的外部，增大了吸附材料的比表面积，进而提加了吸附材料的活性位点，能够提高吸附速率并且能够提高吸附剂的选择性和吸附量。4、本专利技术制备的磁性环硫树脂对Hg(II)和甲基汞的吸附速率快，可以很快达到吸附饱和，对Hg(II)只需2h即可实现饱和，同时对于甲基汞只需10min即可实现饱和，能够提高对于含汞废液的处理效率。附图说明为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术氨基化富硫环硫树脂合成过程反应结构式；图2是本专利技术磁性环硫树脂功能材料不同酸度情况下对不同金属离子的吸附情况；图3为本专利技术中富硫环硫树脂、氨基化富硫环硫树脂和磁性环硫树脂功能材料在最佳酸度条件下对高浓度模拟料液中Hg(II)的吸附情况；图4为本专利技术磁性环硫树脂功能材料在不同实现不同酸度下对甲基汞的吸附情况。具体实施方式实施例1：一种磁性环硫树脂功能材料的制备，包括如下制备过程：第一步，环硫树脂的制备：向反应容器中加入丙酮溶剂和10g双酚A环氧树脂，常温下搅拌至双酚A环氧树脂完全溶解，然后降低反应容器的温度至-3℃-0℃，然后向其中加入30.4g硫脲，搅拌至溶解后恒温反应80min，然后升温至常温继续反应100min，然后将混合物倒入分液漏斗中，收集有机相，并将有机相在55℃下蒸发除去其中的溶剂，得到环硫树脂；第二步，环硫树脂开环加硫反应：将第一步中制备的10g环硫树脂在丙酮溶液中溶解后，加入氢氧化钠溶液调节溶液的pH＝13.5,然后向其中加入23.8g2-巯基噻唑啉，加热至40℃搅拌反应10h，得到富硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性环硫树脂功能材料的制备，其特征在于，包括如下制备过程：第一步，环硫树脂的制备：向反应容器中加入丙酮溶剂和双酚A环氧树脂，常温下搅拌至双酚A环氧树脂完全溶解，然后降低反应容器的温度至‑3℃‑0℃，然后向其中加入硫脲，搅拌至溶解后恒温反应80min，然后升温至常温继续反应100‑120min，然后将混合物倒入分液漏斗中，收集有机相，并将有机相在55℃下蒸发除去其中的溶剂，得到环硫树脂；第二步，环硫树脂开环加硫反应：将第一步中制备的环硫树脂在丙酮溶液中溶解后，加入氢氧化钠溶液调节溶液的pH＝13.5,然后向其中加入2‑巯基噻唑啉，加热至40℃搅拌反应10‑12h，得到富硫环硫树脂；第三步，氨基化富硫环硫树脂的制备：将富硫环硫树脂加入反应容器中，然后向其中加入四氢呋喃作为溶剂，搅拌均匀加入二氯亚砜，升温至70℃反应8h，过滤洗涤后烘干，然后将烘干的产物加入甲醛溶液中，搅拌均匀后向其中加入氨水，升温至70℃反应5h后过滤洗涤，得到氨基化富硫环硫树脂；第四步，将氨基化富硫环硫树脂溶于丙酮溶液中，然后向其中加入磁性四氧化三铁、液体石蜡和乳化剂span‑80，超声分散30min后加入浓度为50％的戊二醛溶液，常温搅拌反应5h后过滤烘干得到磁性环硫树脂功能材料。...

【技术特征摘要】
1.一种磁性环硫树脂功能材料的制备，其特征在于，包括如下制备过程：第一步，环硫树脂的制备：向反应容器中加入丙酮溶剂和双酚A环氧树脂，常温下搅拌至双酚A环氧树脂完全溶解，然后降低反应容器的温度至-3℃-0℃，然后向其中加入硫脲，搅拌至溶解后恒温反应80min，然后升温至常温继续反应100-120min，然后将混合物倒入分液漏斗中，收集有机相，并将有机相在55℃下蒸发除去其中的溶剂，得到环硫树脂；第二步，环硫树脂开环加硫反应：将第一步中制备的环硫树脂在丙酮溶液中溶解后，加入氢氧化钠溶液调节溶液的pH＝13.5,然后向其中加入2-巯基噻唑啉，加热至40℃搅拌反应10-12h，得到富硫环硫树脂；第三步，氨基化富硫环硫树脂的制备：将富硫环硫树脂加入反应容器中，然后向其中加入四氢呋喃作为溶剂，搅拌均匀加入二氯亚砜，升温至70℃反应8h，过滤洗涤后烘干，然后将烘干的产物加入甲醛溶液中，搅拌均匀后向其中加入氨水，升温至70℃反应5h后过滤洗涤，得到氨基化富硫环硫树脂；第四步，将氨基化富硫环硫树脂溶于丙酮溶液中，然后向其中加入磁性四氧化三铁、液体石蜡和乳化剂span-80，超声分散30min后加入浓度为50％的戊二醛溶液，常温搅拌反应5h后过滤烘干得到磁性环硫树脂功能材料。2.根据权利要求1所述的一种磁性环硫树脂功能材料的制备，其特征在于，第一步中每克双酚A环氧树脂中加入硫脲0.04mol。3.根据权利要求1所述的一种磁性环硫树脂功能材料的制备，其特征在于，第二步中每...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丽丽，
申请(专利权)人：何丽丽，
类型：发明
国别省市：广东,44