一种螯合树脂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种螯合树脂及其制备方法与应用，所述的螯合树脂具有如下所示结构：其中，R基选自H、含C1‑

【技术实现步骤摘要】
一种螯合树脂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及树脂制备
，具体涉及一种螯合树脂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]电镀废水、电子工业废水及有色金属采选冶废水等含有大量金属，这些含金属的废水对人类的生活环境造成了很大的危害，降低废水中的中金属含量，减轻金属对环境的污染具有重要的环境和经济效益。
[0003]传统处理含金属废水方法包括化学沉淀法、离子交换法、吸附法、电化学法、氧化还原法、膜分离技术等。其中离子交换和吸附法主要采用合成离子交换树脂，由于树脂的交联聚合物骨架不溶于酸、碱、水和其他有机溶剂，分离方便，被广泛应用于富集、分离、回收金属离子，尤其在低浓度金属回收与分离方面展示了其独特的优势。但是，常规离子交换剂选择性差，处理废水时可靠性不高。在离子交换剂基础上发展起来的螯合树脂连接有能与金属离子形成配位键的O、N、S、P、 As等原子，能从含有金属离子的水溶液中有选择地鳌合金属离子，通过离子键和共价键形成多元环状络合物，在适当的条件下又能将络合的金属离子释放出来。由于高分子内存在着静电作用、立体效应、协同作用、功能基的稀释和浓缩等高分子效应，螯合树脂对金属离子的结合能力更强、选择性更高。螯合吸附剂在金属分离回收领域的研究相当活跃，但通过在聚合物上引入少量功能基团而制得的螯合吸附剂，其亲水性差、吸附容量小、吸附速度较慢。因此，开发高性能的螯合吸附剂成为当前研究的主要难点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种螯合树脂及其制备方法与应用，用于净化水或金属离子废水处理。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种螯合树脂，具有如下所示结构：
[0006][0007]其中，R基选自H、含C1‑
C
10
直链或支链的烷基或烷氧基、氯、溴中的任意一种或几种；
[0008]R1基选自(CH2)
n
OH，所述的R2基选自(CH2)
n
COOH，n为0～3；
[0009]表示交联度不同的氯球。
[0010]优选地，所述的n＝0。
[0011]优选地，所述的螯合树脂中，功能基团为羟基和羧基，功能基团含量为 1.00～2.00mmol/g。本专利技术螯合树脂通过基团内羰基氧和羟基氧原子对金属离子进行螯合作用。
[0012]一种上述螯合树脂的制备方法，反应通式如下：
[0013][0014]具体包括以下步骤：
[0015](1)预处理：具体为用去离子水和乙醇作为洗涤剂，在室温下搅拌，对氯球进行多次洗涤除去氯球中的杂质。
[0016](2)在2,4
‑
二羟苯基羧酸类化合物中加入一定量甲醇、硫酸，发生酯化反应得到2,4
‑
二羟基苯基羧酸甲酯类化合物。
[0017](3)在含有一定质量已预处理的氯球的反应瓶中依次加入溶剂溶胀、步骤(2) 的所得物、缚酸剂、碘化钾、四丁基氯化铵，加热回流发生取代反应，反应结束后分离出树脂，用溶剂多次洗涤，真空干燥至恒重，得到2
‑
羟基苯基羧酸甲酯树脂类化合物。
[0018](4)向加有步骤(3)的所得物反应瓶中加入碱液，加热发生水解反应，反应结束后分离出树脂，用溶剂多次洗涤至中性，真空干燥至恒重，即得到新型螯合树脂。
[0019]本专利技术以2,4
‑
二羟基苯甲酸为原料，通过酯化保护羧基、与氯甲基化的聚苯乙烯树脂反应、水解脱去羧基的保护基三步反应，合成了螯合树脂。
[0020]优选地，步骤(3)所述的氯球为氯甲基化的聚苯乙烯
‑
二乙烯基苯树脂不同交联度中任意的一种。优选交联度为4％。
[0021]优选地，步骤(3)所述的溶胀氯球的溶剂为丙酮、乙醇、1,4
‑
二氧六环、二氯甲烷、二甲亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺、苯、乙醚中的任意一种。所述的溶胀溶剂优选为丙酮。
[0022]优选地，步骤(3)所述的溶胀时间为6～12h，优选为10h。
[0023]优选地，步骤(3)所述的缚酸剂为无水碳酸钾、无水碳酸钠、三乙胺、三正丙胺、N,N
‑
二异丙基乙胺中的任意一种。优选缚酸剂为无水碳酸钾。
[0024]优选地，步骤(3)所述的氯球、2,4
‑
二羟基苯基羧酸甲酯类化合物和缚酸剂的摩尔投料比为1:(1.5～3):(1～2)。优选投料比为1:2:1.5。2,4
‑
二羟基苯基羧酸甲酯类化合物优选为2,4
‑
二羟基苯甲酸甲酯。
[0025]优选地，所述的碘化钾和四丁基氯化铵的量均为催化剂当量。
[0026]优选地，步骤(3)所述的取代反应后洗涤所用溶剂为无水乙醇、二氯甲烷、甲醇、正己烷、去离子水、1,4
‑
二氧六环、丙酮中的任意一种或几种的混合，优选为无水乙醇和丙酮；
[0027]步骤(4)所述的水解反应中洗涤所用的溶剂为无水乙醇、二氯甲烷、甲醇、正己烷、去离子水、1,4
‑
二氧六环、丙酮中的任意一种或几种的混合，优选为无水乙醇和丙酮。
[0028]优选地，步骤(4)所述的碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的任意一种，优选碱液为氢氧化钠溶液。
[0029]优选地，所述加热回流及反应时间具体包括：
[0030]步骤(2)酯化反应，反应温度为40～100℃，反应时间为12～24小时；优选温度为65℃，反应时间为20小时。
[0031]步骤(3)取代反应，反应温度为60～100℃，反应时间为8～24小时；优选温度为80
℃，反应时间为12小时。
[0032]步骤(4)水解反应，反应温度为40～90℃，反应时间为8～24小时；优选温度为50℃，反应时间为12小时。
[0033]一种上述螯合树脂的应用，将所述的螯合树脂用于去除不同酸度废水中的金属离子，所述的金属离子为镍、钴、锰、钙、镁、铁、锌、铜离子中的一种或几种。
[0034]优选地，所述的去除过程包括以下步骤：
[0035]S1：将螯合树脂变为Na型，用氢氧化钠、氯化钠或硫酸钠溶液与螯合树脂混合平衡；
[0036]S2：将Na型螯合树脂与含金属离子的溶液混合平衡。
[0037]进一步优选地，所述的去除过程还具体包括以下步骤：
[0038](a)在交换柱装填螯合树脂，将含镍离子、钴离子、锰离子、钙离子、镁离子、铁离子、锌离子、铜离子原始浓度为1.00g/L的溶液由上而下以一定流速通过螯合树脂层。
[0039](b)从(a)交换柱中流出的溶液经电感耦合等离子体光谱仪检测金属离子浓度均低于6mg/L，去除率大于99％。
[0040](c)将足量的洗脱液从(a)中交换柱由上而下以一定流速通过吸附平衡螯合树脂层。
[0041](d)待(c)洗脱平衡后，测定洗脱率，洗脱率大于99.9％。即树脂完成再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螯合树脂，其特征在于，具有如下所示结构：其中，R基选自H、含C1‑
C
10
直链或支链的烷基或烷氧基、氯、溴中的任意一种或几种；R1基选自(CH2)
n
OH，R2基选自(CH2)
n
COOH，n为0～3；表示氯球。2.根据权利要求1所述的螯合树脂，其特征在于，所述的螯合树脂中，功能基团为羟基和羧基，功能基团含量为1.00～2.00mmol/g。3.一种如权利要求1～2任一项所述的螯合树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)向2,4
‑
二羟基苯基羧酸类化合物中加入甲醇和硫酸，发生酯化反应得到2,4
‑
二羟基苯基羧酸甲酯类化合物；(2)采用溶剂将氯球溶胀，加入步骤(1)得到的2,4
‑
二羟基苯基羧酸甲酯类化合物，加入缚酸剂、碘化钾、四丁基氯化铵，加热回流发生取代反应得到2
‑
羟基苯基羧酸甲酯树脂类化合物粗产品，将2
‑
羟基苯基羧酸甲酯树脂类化合物粗产品用溶剂多次洗涤除杂质，真空干燥至恒重，得到2
‑
羟基苯基羧酸甲酯树脂类化合物；(3)向步骤(2)得到的2
‑
羟基苯基羧酸甲酯树脂类化合物中加入碱液，加热发生水解反应，得到所述的螯合树脂。4.根据权利要求3所述的螯合树脂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的氯球为氯甲基化的聚苯乙烯
‑
二乙烯基苯树脂不同交联度中任意的一种。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，朱光辉，马晓玉，胡晓钧，庞婉，吴晶晶，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：