一种含吡啶功能基树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种含吡啶功能基树脂及其制备方法和应用，属于高分子功能材料技术领域。本发明专利技术制备的树脂含有吡啶功能基，经过季铵化后成为强碱性阴离子交换树脂，且季铵化后的吡啶功能基为六元环结构，尺寸大小与钚离子较为接近，可以与钚离子形成稳定的络合结构，从而提高对钚的吸附率，且不存在现有萃淋树脂有效功能基团流失的情况，使用寿命长，能够从低浓度含钚放射性废液中分离钚，满足放射性废液中钚的处理需求。本发明专利技术制备的含吡啶功能基树脂在初始钚浓度为1～10mg/L的溶液中，含吡啶功能基树脂对钚的回收率达到98％以上，对低浓度含钚放射性废液中的钚具有良好的分离效果，可用于放射性废液中钚的分离提取工艺。可用于放射性废液中钚的分离提取工艺。可用于放射性废液中钚的分离提取工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种含吡啶功能基树脂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子功能材料
，尤其涉及一种含吡啶功能基树脂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着核工业的大力发展，核能的应用为人类带了更多的便捷，无论是核能发电，还是核能用于医学、生物学等多个领域，核能的应用都产生了良好的社会效益和经济效益。在开发核能的过程中，会产生大量的放射性废液，其中包括含钚放射性废液。放射性废液的处理方法包括凝聚沉淀、蒸发、离子交换和膜分离技术等，其中针对含低浓度放射性核素的放射性废液的处理一般采用离子交换法，离子交换技术能够选择性去除钚，具有良好的分离效果，并且具备操作简便等特点。现有去除钚的树脂材料包括离子交换树脂和萃淋树脂等，然而，离子交换树脂如D201树脂和D001大孔阳树脂等存在吸附率低等问题；而萃淋树脂是将对钚具有良好萃取性能的萃取剂灌注于树脂内部孔道中得到的，萃淋树脂对钚的分离效果好，但萃取剂会随着使用次数的增加而流失，树脂寿命低。因此，现有树脂材料无法完全满足放射性废液中钚的处理需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种含吡啶功能基树脂及其制备方法和应用，所制备的含吡啶功能基树脂对钚的吸附率高，且不存在现有萃淋树脂有效功能基团流失的情况，使用寿命长，满足放射性废液中钚的处理需求。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种含吡啶功能基树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]将苯乙烯、乙烯基吡啶、二乙烯苯、引发剂和致孔剂混合，得到有机相；
[0007]将所述有机相、分散剂和饱和氯化钠水溶液混合，进行悬浮聚合反应，得到吡啶功能基树脂基体；
[0008]将所述吡啶功能基树脂基体进行蒸煮，得到大孔吡啶功能基树脂基体；
[0009]将所述大孔吡啶功能基树脂基体与水混合，膨胀至体积不变后，向所得树脂中加入季铵化试剂，进行季铵化反应，得到吡啶功能基强碱性树脂；
[0010]将所述吡啶功能基强碱性树脂与硝酸盐溶液混合，进行转型，得到含吡啶功能基树脂。
[0011]优选的，所述乙烯基吡啶包括邻位乙烯基吡啶或对位乙烯基吡啶；所述引发剂包括过氧化苯甲酰和/或偶氮二异丁腈。
[0012]优选的，所述致孔剂包括甲苯、液体石蜡、异辛烷、乙酸乙酯和环己烷中的一种或几种；所述苯乙烯、乙烯基吡啶和二乙烯苯的质量比为30:(20～60):(5～10)；所述苯乙烯、引发剂和致孔剂的质量比为30:(0.55～1.0):(40～150)。
[0013]优选的，所述分散剂包括聚乙烯醇、明胶、高岭土和硅藻土中的一种或几种；所述
分散剂与苯乙烯的质量比为(3～6):30；所述分散剂的质量为所述饱和氯化钠水溶液质量的1％。
[0014]优选的，所述悬浮聚合反应的温度为70～90℃，反应总时间为4～24h；所述蒸煮的时间为5h。
[0015]优选的，所述大孔吡啶功能基树脂基体的比表面积为10～300m2/g、平均孔径为5～40nm。
[0016]优选的，所述季铵化试剂包括硫酸二甲酯、碘甲烷、溴甲烷或环氧乙烷；所述季铵化试剂与大孔吡啶功能基树脂基体的质量比为(1～8):1。
[0017]优选的，所述季铵化反应的温度为50～85℃，反应时间为4～20h。
[0018]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的含吡啶功能基树脂。
[0019]本专利技术提供了上述技术方案所述含吡啶功能基树脂在分离提取放射性废液中钚中的应用。
[0020]本专利技术提供了一种含吡啶功能基树脂的制备方法，包括以下步骤：将苯乙烯、乙烯基吡啶、二乙烯苯、引发剂和致孔剂混合，得到有机相；将所述有机相、分散剂和饱和氯化钠水溶液混合，进行悬浮聚合反应，得到吡啶功能基树脂基体；将所述吡啶功能基树脂基体进行蒸煮，得到大孔吡啶功能基树脂基体；将所述大孔吡啶功能基树脂基体与水混合，膨胀至体积不变后，向所得树脂中加入季铵化试剂，进行季铵化反应，得到吡啶功能基强碱性树脂；将所述吡啶功能基强碱性树脂与硝酸盐溶液混合，进行转型，得到含吡啶功能基树脂。
[0021]本专利技术以苯乙烯、乙烯基吡啶和二乙烯苯为聚合单体，在致孔剂作用下，利用悬浮聚合技术制备吡啶功能基的树脂基体；然后通过蒸煮将致孔剂从树脂基体中分离；再用季铵化试剂对树脂进行季铵化反应，再用硝酸盐转型得到含吡啶功能基树脂。本专利技术制备的树脂含有吡啶功能基，经过季铵化后成为强碱性阴离子交换树脂，且季铵化后的吡啶功能基为六元环结构，尺寸大小与钚离子较为接近(直径大小约为0.15～0.2nm)，可以与钚离子形成稳定的络合结构，从而提高对钚的吸附率，且不存在现有萃淋树脂有效功能基团流失的情况，使用寿命长，能够从低浓度含钚放射性废液(低于10mg/L)中分离钚，满足放射性废液中钚的处理需求。
[0022]本专利技术制备的含吡啶功能基树脂具备良好的钚提取性能，在初始钚浓度为1～10mg/L的溶液中，含吡啶功能基树脂对钚的回收率达到98％以上，因此，采用本专利技术制备的含吡啶功能基树脂对低浓度含钚放射性废液中的钚具有良好的分离效果，可用于放射性废液中钚的分离提取工艺。
[0023]本专利技术提供的含吡啶功能基树脂的制备方法简单，反应条件可控，能够进行大规模生产，为含钚放射性废液的处理提供了材料支持。
附图说明
[0024]图1为实施例4制备的含吡啶功能基树脂的红外谱图。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种含吡啶功能基树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0026]将苯乙烯、乙烯基吡啶、二乙烯苯、引发剂和致孔剂混合，得到有机相；
[0027]将所述有机相、分散剂和饱和氯化钠水溶液混合，进行悬浮聚合反应，得到吡啶功能基树脂基体；
[0028]将所述吡啶功能基树脂基体进行蒸煮，得到大孔吡啶功能基树脂基体；
[0029]将所述大孔吡啶功能基树脂基体与水混合，膨胀至体积不变后，向所得树脂中加入季铵化试剂，进行季铵化反应，得到吡啶功能基强碱性树脂；
[0030]将所述吡啶功能基强碱性树脂与硝酸盐溶液混合，进行转型，得到含吡啶功能基树脂。
[0031]在本专利技术中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
[0032]本专利技术将苯乙烯、乙烯基吡啶、二乙烯苯、引发剂和致孔剂混合，得到有机相。在本专利技术中，所述乙烯基吡啶优选包括邻位乙烯基吡啶或对位乙烯基吡啶。
[0033]在本专利技术中，所述引发剂优选包括过氧化苯甲酰和/或偶氮二异丁腈；当所述引发剂为过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈时，本专利技术对所述过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈的配比没有特殊的限定，任意配比均可。本专利技术利用引发剂引发苯乙烯、乙烯基吡啶和二乙烯苯的聚合反应。
[0034]在本专利技术中，所述致孔剂优选包括甲苯、液体石蜡、异辛烷、乙酸乙酯和环己烷中的一种或几种；当所述致孔剂为上述中的几种时，本专利技术对不同种类致孔剂的配比没有特殊的限定，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含吡啶功能基树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将苯乙烯、乙烯基吡啶、二乙烯苯、引发剂和致孔剂混合，得到有机相；将所述有机相、分散剂和饱和氯化钠水溶液混合，进行悬浮聚合反应，得到吡啶功能基树脂基体；将所述吡啶功能基树脂基体进行蒸煮，得到大孔吡啶功能基树脂基体；将所述大孔吡啶功能基树脂基体与水混合，膨胀至体积不变后，向所得树脂中加入季铵化试剂，进行季铵化反应，得到吡啶功能基强碱性树脂；将所述吡啶功能基强碱性树脂与硝酸盐溶液混合，进行转型，得到含吡啶功能基树脂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乙烯基吡啶包括邻位乙烯基吡啶或对位乙烯基吡啶；所述引发剂包括过氧化苯甲酰和/或偶氮二异丁腈。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述致孔剂包括甲苯、液体石蜡、异辛烷、乙酸乙酯和环己烷中的一种或几种；所述苯乙烯、乙烯基吡啶和二乙烯苯的质量比为30:(20～60):(5～10)；所述苯乙烯、引发剂和致孔剂的质量比为30:(0.55～1.0):(40～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：宿延涛，陈树森，勾阳飞，王凤菊，王海珍，宋艳，常华，李默，李子明，
申请(专利权)人：核工业北京化工冶金研究院，
类型：发明
国别省市：