一种含金属基团的吸附树脂及其制备方法、应用技术

本发明专利技术属于高分子树脂材料技术领域，具体涉及一种含金属基团的吸附树脂及其制备方法、应用。本发明专利技术的含金属基团的吸附树脂的制备方法，包括以下步骤：（1）将苯乙烯、交联剂、致孔剂、引发剂进行共聚合反应，然后进行卤代反应，得到卤代聚苯乙烯骨架树脂；或者，将苯乙烯单体、交联剂、致孔剂、引发剂进行共聚合反应，得到卤代聚苯乙烯骨架树脂；（2）将卤代聚苯乙烯骨架树脂与金属镁或有机锂反应，即得。本发明专利技术通过在树脂中引入有机金属基团形成反应活性非常高的官能团，从而形成对羰基化合物吸附作用强且吸附选择性高的吸附树脂，其能够从溶液、气相、卷烟烟气中吸附羰基化合物，应用范围广且吸附去除率高。广且吸附去除率高。

【技术实现步骤摘要】
一种含金属基团的吸附树脂及其制备方法、应用


[0001]本专利技术属于高分子树脂材料
，具体涉及一种含金属基团的吸附树脂及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]羰基化合物（包括醛类化合物和酮类化合物）是重要的化工原料，在使用羰基化合物进行化工产品生产的过程中会排放出羰基化合物。许多羰基化合物如甲醛、乙醛为挥发性有害气体，具有较强的毒性和刺激性，其在空气或水体中含量超过一定浓度就会引起人体的明显不适，长期接触还会引起慢性鼻炎，甚至造成神经系统、免疫系统等功能性损伤。
[0003]目前去除羰基化合物的方法包括等离子处理、光触媒催化、金属氧化物氧化、吸附剂吸附等。相较于其他方法，吸附剂吸附被认为是一种成本低廉、操作简便、且能够选择性降低羰基化合物含量的方法。
[0004]吸附树脂是一类由有机高分子聚合形成的交联聚合物材料，用于从溶液中吸附某一种或某一类化合物，或从气相中吸附某一种或某一类气态化合物。目前，已经报道的吸附树脂的吸附机理主要包括：利用范德华作用、疏水作用、离子作用、配位作用、氢键、共价键或其他化学键等作用使吸附质吸附于树脂上。相对而言，通过化学键进行的吸附具有吸附选择性高的优势。然而，现有的利用化学键作为吸附作用驱动力的吸附材料，其对于羰基化合物的选择性和去除率仍然较低。
[0005]因此，研发一种能够高效且高选择性地从液态或气态体系中吸附羰基化合物的吸附树脂，对于不同体系中羰基化合物的去除以及降低羰基化合物的潜在危害，具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种含金属基团的吸附树脂的制备方法，采用该方法制备得到的含金属基团的吸附树脂对溶液体系、气相体系、卷烟烟气中羰基化学物均具有良好的吸附能力。
[0007]本专利技术的目的还在于提供一种含金属基团的吸附树脂，对溶液体系、气相体系、卷烟烟气中羰基化学物均具有良好的吸附能力，能够有效降低羰基化合物的含量。
[0008]此外，本专利技术的目的还在于提供一种含金属基团的吸附树脂的应用。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术的含金属基团的吸附树脂的制备方法，采用的技术方案是：一种含金属基团的吸附树脂的制备方法，包括以下步骤：（1）将苯乙烯、交联剂、致孔剂、引发剂进行共聚合反应，然后将共聚合产物与卤素反应，得到卤代聚苯乙烯骨架树脂；或者，将苯乙烯单体、交联剂、致孔剂、引发剂进行共聚合反应，得到卤代聚苯乙烯骨架树脂；
所述苯乙烯单体为苯乙烯、氯甲基苯乙烯、溴甲基苯乙烯、氯代苯乙烯、溴代苯乙烯中的至少2种；（2）将卤代聚苯乙烯骨架树脂与金属镁或有机锂反应，即得。
[0010]本专利技术的含金属基团的吸附树脂的制备方法，通过共聚合反应制备得到含有卤代聚苯乙烯骨架树脂，然后将卤代聚苯乙烯骨架树脂与金属镁或有机锂的反应，制备得到含金属基团的吸附树脂。本专利技术先制备卤代聚苯乙烯骨架树脂以提高后续反应的活性，然后通过与金属镁或有机锂的反应，在树脂中引入有机金属基团，能够形成反应活性非常高的官能团，由此制备得到对羰基化合物吸附作用强且吸附选择性高的吸附树脂。
[0011]本专利技术制备所得吸附树脂能够高效和高选择性从溶液中吸附羰基化合物，或从气相中吸附气态的羰基化合物，其吸附机理为羰基化合物与树脂上的有机金属基团形成稳定的化合物固定在树脂上，起到吸附作用。吸附原理和反应过程如下：交联剂应当含有2个或2个以上双键，其作用是使功能单体形成的聚合物进行交联，形成稳定的三维网状结构。优选地，所述交联剂选自二乙烯苯、双甲基丙烯酸乙二醇酯、衣康酸烯丙基酯、三聚氰酸三烯丙基酯、三聚异氰酸三烯丙基酯中的一种或多种。采用上述交联剂单独使用，或者2种或2种以上的交联剂复合使用，能够达到较好的交联效果。
[0012]致孔剂在整个反应过程中不参与反应，通过致孔剂的作用以形成多孔型树脂。进一步地，所述致孔剂选自甲苯、乙苯、二甲苯、己烷、庚烷、辛烷、异辛烷、十二烷、煤油、液蜡、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸己酯、丙醚、丁醚、戊醚、己醚、石油醚、丁醇、己醇、环己醇、异辛醇、辛醇、庚醇、壬醇中的一种或多种。
[0013]本专利技术对于采用的引发剂没有特别的限定，其只需满足聚合反应需求即可。优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰。
[0014]优选地，所述有机锂为乙基锂、正丁基锂、叔丁基锂、戊基锂中的一种或几种的组合。
[0015]进一步地，所述共聚合反应是将反应物混合后分散于水相中进行的悬浮聚合反应。采用悬浮聚合反应，能够得到对羰基化合物吸附性能较好的多孔吸附树脂。
[0016]为了兼顾反应效率和树脂吸附性能，优选地，共聚合反应的温度为70~80℃，时间为10~12h；卤代聚苯乙烯骨架树脂与金属镁反应的温度为60~70℃，时间为7~9h；卤代聚苯乙烯骨架树脂与有机锂反应的温度为20~30℃，时间为7~9h。
[0017]本专利技术的含金属基团的吸附树脂，采用如上所述的制备方法制备得到。
[0018]本专利技术的含金属基团的吸附树脂，通过与羰基化合物形成稳定的共价键化合物起到吸附羰基化合物的作用，且有吸附作用强和吸附选择性高的优点。本专利技术的含有机金属基团树脂可以吸附的羰基化合物包括醛类化合物（如甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、戊二醛、丙烯醛、巴豆醛等）和酮类化合物（如丙酮、丁酮、戊酮、环己酮、甲基异丁基甲酮、双乙烯酮等），适用范围广。
[0019]本专利技术还提供了含金属基团的吸附树脂的应用，具体是含金属基团的吸附树脂作为吸附材料在吸附羰基化合物中的应用。
[0020]进一步地，所述应用为：含金属基团的吸附树脂作为吸附材料在吸附溶液中羰基化合物中的应用；或者作为吸附材料在吸附空气中羰基化合物中的应用；或者作为滤嘴材料在吸附卷烟烟气中羰基化合物中的应用。
[0021]本专利技术提供的含金属基团的吸附树脂，具体地应用范围包括但不限于：吸附溶液中的含羰基化合物达到羰基化合物的分离纯化；含羰基化合物的废水中羰基化合物的吸附去除；溶液中羰基化合物作为杂质的羰基化合物的吸附去除；卷烟烟气中羰基化合物的吸附减低毒害；羰基化合物污染的空气中羰基化合物的吸附从而净化空气等。
[0022]不同介质中的吸附试验证实：本专利技术提供的含金属基团的吸附树脂的制备方法，制备所得含金属基团的吸附树脂能够有效降低溶液体系、气相体系、卷烟烟气中羰基化学物的含量。其中，溶液体系中，本专利技术的含金属基团的吸附树脂对羰基化合物（甲醛、乙醛、丁醛、丙烯醛、丙酮、丁酮、环己酮、甲基异丁基甲酮）的吸附率达73.2%~99.3%；气相体系中，本专利技术的含金属基团的吸附树脂对羰基化合物（甲醛、乙醛、丁醛、丙烯醛、丙酮、丁酮）的吸附量达19.8~48.3mg/g；卷烟烟气中，本专利技术的含金属基团的吸附树脂对羰基化合物（甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、丙烯醛、丙酮、丁酮）的含量降低率达13.5%~75.2%。可见本专利技术的含金属基团的吸附树脂，应用范围广，适于不同介质中羰基化合物的去除应用。
具体实施方式
[0023]下面结合本专利技术的实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含金属基团的吸附树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将苯乙烯、交联剂、致孔剂、引发剂进行共聚合反应，然后将共聚合产物与卤素反应，得到卤代聚苯乙烯骨架树脂；或者，将苯乙烯单体、交联剂、致孔剂、引发剂进行共聚合反应，得到卤代聚苯乙烯骨架树脂；所述苯乙烯单体为苯乙烯、氯甲基苯乙烯、溴甲基苯乙烯、氯代苯乙烯、溴代苯乙烯中的至少2种；（2）将卤代聚苯乙烯骨架树脂与金属镁或有机锂反应，即得。2.如权利要求1所述的含金属基团的吸附树脂的制备方法，其特征在于，所述交联剂选自二乙烯苯、双甲基丙烯酸乙二醇酯、衣康酸烯丙基酯、三聚氰酸三烯丙基酯、三聚异氰酸三烯丙基酯中的一种或多种。3.如权利要求1所述的含金属基团的吸附树脂的制备方法，其特征在于，所述致孔剂选自甲苯、乙苯、二甲苯、己烷、庚烷、辛烷、异辛烷、十二烷、煤油、液蜡、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸己酯、丙醚、丁醚、戊醚、己醚、石油醚、丁醇、己醇、环己醇、异辛醇、辛醇、庚醇、壬醇中的一种或多种。4.如权利要求1所述的含金属基团的吸附树脂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎虎生，崔强，刘杰，孙强，陈利，李晓蒙，马玉新，
申请(专利权)人：南开沧州渤海新区绿色化工研究有限公司，
类型：发明
国别省市：