一种应用于硼吸附的苯乙烯系离子交换纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种应用于硼吸附的苯乙烯系离子交换纤维及其制备方法，该离子交换纤维是采用市售聚丙烯纤维接枝苯乙烯的复合纤维产品为骨架，通过氯甲基化，然后导入Ｎ－甲基葡萄糖胺基进行氨化反应，从而得到具有硼选择性吸附的离子交换纤维。这种选择性离子交换纤维不受大量共存盐类的影响，能只对硼酸选择捕捉，因此具有很高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种离子交换树脂及其制备方法，特别是。
技术介绍
国内外研制苯乙烯系离子交换纤维的技术有一些公布，如采用聚丙烯接枝单体苯乙烯后磺化制备强酸型苯乙烯系离子交换纤维(1)，日本最新开发聚丙烯-聚苯乙烯复合纤维，磺化制备强酸型苯乙烯系离子交换纤维(2)，但都不是专利技术；US3111362、US2980635、JP8555032等专利也涉及到了离子交换纤维的一些制作方法，本专利采用市场上销售的聚丙烯纤维接枝苯乙烯的复合纤维产品为骨架，经氯化，氨化反应制得应用于硼吸附的苯乙烯系离子交换纤维，该技术具有创新性，还未见报道。
技术实现思路
本专利技术提供了，所述离子交换纤维采用市售聚丙烯纤维接枝苯乙烯的复合纤维产品为骨架，通过氯甲基化，然后导入N-甲基葡萄糖胺进行氨化反应，从而得到硼吸附的离子交换纤维。 市售聚丙烯纤维接枝苯乙烯的复合纤维产品采用例如桂林正翰科技开发有限责任公司的ZB系列聚丙烯纤维接枝苯乙烯纤维，本专利技术的离子交换纤维没有经过氨化，磺酸化等反应，没有引进功能基团。 硼酸是极弱的酸，但容易与山梨醇等多价醇反应形成络合物。这时硼酸与多价醇形成具有稳定的环状阴离子，山梨醇的衍生物N-甲基葡萄糖胺的多价醇基部分与硼之间生成络合阴离子，其氨基部分作为阴离子交换基捕捉生成的络合阴离子，从而选择吸附硼离子。这种选择性离子交换纤维不受大量共存盐类的影响，能只对硼酸选择捕捉，因此具有很高的实用价值。 为了实现上述目的，本专利技术采用市售聚丙烯纤维接枝苯乙烯的复合纤维产品为骨架，进行氯甲基化，然后导入N-甲基葡萄糖胺基进行氨化反应，氨化时加入碱液，调整pH值为12，使反应向正反应方向进行，从而得到硼选择性吸附的离子交换纤维。 所述硼选择性吸附的离子交换纤维可以织成布匹进行使用。 该离子交换纤维的合成通过以下步骤实现 1).市售的聚丙烯纤维接枝苯乙烯的复合纤维产品，用溶剂充分溶胀，所述溶剂包括二氯乙烷、汽油、甲醇、乙醇、仲丁醇、苯、甲苯、二氯乙烷、硝基苯、乙酸乙脂中的一种或几种的混合物，优选二氯乙烷； 2).氯甲基化反应 Blanc氯甲基化反应是指在Lewis酸催化下，芳香族化合物和HCl，甲醇或氯甲醚反应，在芳香族化合物中引入氯甲基； 3).氨化反应 步骤2)的产物与N-甲基葡萄糖胺发生氨化反应，氨化时加入碱液，中和氯化氢，使反应向正反应进行，反应式如下，PS代表纤维骨架； 4).水洗，酸洗，甩干得到成品。 该产品具有以下有益效果 (1)该纤维状硼吸附树脂具有良好化学稳定性和机械强度，以及较大的比表面积，且可在各种形式下使用. (2)纤维状硼吸附树脂比球状硼吸附树脂的吸附效果高，而且更容易处理. (3)含水量高，成本低。 具体实施例方式 以下实例仅仅是进一步说明本专利技术，并不是限制本专利技术保护的范围。 实施例1 1.试验装置 恒温水浴锅(0—120℃) 可调电动搅拌机(0—2000转) 三口瓶(2000ml) 塑料搅拌浆 温度计(0—150℃) 橡皮塞(5号) 烧杯(400ml，1000ml) 天平(0—1000g) 2.主要原料 2.1.聚丙烯纤维接枝苯乙烯的复合纤维产品，外购 2.2.氯甲醚，分析纯 2.3.苯，分析纯 2.4.甲醇，分析纯 2.5.N-甲基葡萄糖胺，分析纯 2.6.无水氯化锌，分析纯 3.工艺流程简述 3.1.溶胀 取100克聚丙烯纤维接枝苯乙烯的复合纤维产品放入三口瓶，加入苯200克，甲醇350克，室温搅拌10h。 3.1.氯化 抽去母液，加入氯甲醚300克，无水氯化锌200克，升温至39℃，至氯含量≥18.5％停止反应，抽去母液，加入苯200克，甲醇350克，搅拌3h，抽去母液。 3.2.胺化 3.2.1.釜中加入水500克，N-甲基葡萄糖胺200克，搅拌20分钟，加入30％质量浓度的氢氧化钠300ml，用1小时升温至80℃。 3.2.2.80℃保温30小时，降温至50℃，抽去母液，加水洗至中性。 3.2.3.甩干，得到产品。 经检测，实施例产品为游离胺型，理论吸附容量6.2mg硼/ml的树脂纤维，含水量63％(重量比)。所得产品编号为KRB-1。 实施例2 降低N-甲基葡萄糖胺用量为100份(重量)，其它同实例一。所得产品编号为KRB-2。 实施例3 提高N-甲基葡萄糖胺用量为300份(重量)，其它同实例一。所得产品编号为KRB-3。 实施例4 氨化时不加碱调pH值，其它同实施例1。所得产品编号为KRB-4。 实施例5吸附硼元素的效果的实验 分别称取1.0g已处理好并脱气的24-40目的实施例1—4所制备的纤维产品于锥形瓶中，分别加入含硼量不同的缓冲液(pH＝7)50ml，恒温振荡24h，静置，取上层清液，用H.P.T.A作显色剂，由721型分光光度计在波长600nm处，进行比色测定残留液中硼的浓度，取平衡浓度＝5mg/L，计算树脂的平衡吸附容量 表1 以上实验和表1说明胺化时加碱可以提高理论吸附容量，提高N—甲基葡萄糖胺用量也可提高理论吸附容量。纤维状硼吸附树脂比球状硼吸附树脂的吸附效果高，而且更容易处理。 实施例6比表面积的比较 试验设备 F-Sorb 3400比表面积及孔径分析仪 样品处理机 1)样品处理 装样前首先称量样品管质量，注意检查样品管是否干净，是否损坏。称量样品的质量根据实际比表面积确定，大比表面积称少量，小比表面积可尽量多称，一般样品最低烘干温度为105度，这时样品中的水分子才能沸腾。如果不能确定烘干温度，可根据样品的耐温程度确定，测比表面积一般在150度左右，测孔径可根据样品的耐温情况尽量高一些。样品烘干后从烘箱中取出迅速移入干燥器中冷却至常温，然后再称量样品和管的总质量，最后计算出样品的实际质量。 2.)使用F-Sorb 3400比表面积及孔径分析仪测试比表面积和孔径 表2 由表2可知，本专利技术产品的比表面积是球型硼吸附树脂的比表面积的4倍以上。 实施例7吸附硼酸选择性的试验 称取1.0g已处理好并脱气的24-40目的实施例1所制备的纤维产品于锥形瓶中，加入含硼5％，钙5％，镁5％的缓冲液(pH＝7)50ml，恒温振荡24h，静置，取上层清液，用H.P.T.A作显色剂，由721型分光光度计在波长600nm处，进行比色测定残留液中硼、钙、镁的浓度，取平衡浓度＝5mg/L，计算树脂的平衡吸附容量。 表3 由该试验可知本专利技术所制备的纤维状硼吸附树脂不受大量共存盐类的影响，能只对硼酸选择捕捉。 参考文献1.Кконкн А А.Хцм Вол，1969，(1)72.Yoshioka T，Shimamuka M.Bull Chem Soc Japan，1983，56372本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于硼吸附的离子交换纤维的制备方法，包括：采用市售的聚丙烯纤维接枝苯乙烯的复合纤维产品为骨架，通过氯甲基化，然后导入Ｎ－甲基葡萄糖胺进行氨化反应，从而得到硼吸附的离子交换纤维。

【技术特征摘要】
1、一种应用于硼吸附的离子交换纤维的制备方法，包括采用市售的聚丙烯纤维接枝苯乙烯的复合纤维产品为骨架，通过氯甲基化，然后导入N-甲基葡萄糖胺进行氨化反应，从而得到硼吸附的离子交换纤维。2、权利要求1的应用于硼吸附的离子交换纤维制备方法，其中用溶剂充分溶胀聚丙烯纤维接枝苯乙烯的复合纤维，所述溶剂包括二氯乙烷、汽油、甲醇、乙醇、仲丁醇、苯、甲苯、二氯乙烷、硝基苯和乙酸乙酯中的一种或几种的混合物。3、权利要求1的应用于硼吸附的离子交换纤维制备方法，其中氯甲基化反应是指在Lewis酸催化下，所述聚丙烯纤维接枝苯乙烯的复合纤维和HCl，甲醇或氯甲醚反应，引入氯甲基。4、权利要求1的应用于硼吸附的离子交换纤维制备方法，其中氨化反应时加入碱液。5、权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金明，刘文飞，张勇，
申请(专利权)人：凯瑞化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]