專利名稱：一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸附樹脂及其合成方法，具體地說，是指一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂及其合成方法。
背景技術(shù)：
丙烯酸酯類吸附樹脂既可用于從極性溶劑中吸附非極性溶質(zhì)，也可用于從非極性溶劑中吸附一定極性的溶質(zhì)。當(dāng)從極性溶劑中吸附有機物時，溶質(zhì)分子的親水和疏水部分都能被丙烯酸酯類吸附樹脂吸附，在吸附過程中，吸附質(zhì)分子的親水部分和丙烯酸酯類吸附樹脂的表面之間以極性鍵聯(lián)(如氫鍵聯(lián))，而疏水部分和吸附樹脂骨架之間以范德華力相互作用。由于丙烯酸酯類吸附樹脂在吸附時既可以依靠疏水作用的范德華力進行吸附，也可以利用吸附質(zhì)和樹脂間的功能基團作用力進行吸附分離，所以此類樹脂可以克服超高交聯(lián)樹脂只能通過疏水作用吸附分離有機物質(zhì)的缺點，在一定范圍內(nèi)也可以克服其他小分子有機溶劑對吸附過程的干擾。因此可以有效應(yīng)用于廢水治理尤其是高含鹽、強酸性、高水溶性的芳香磺酸化合物廢水的治理與資源化；同時還可以被應(yīng)用于生物大分子和藥物關(guān)鍵成分的濃縮分離和提取等吸附分離領(lǐng)域。
文獻檢索表明，現(xiàn)有的丙烯酸酯類吸附樹脂的比表面積通常很低(小于500m2/g)，孔分布比較分散，無特征雙峰。對有機物吸附性能相對較差。已有的文獻報道中未見到具有雙峰分布的高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂的合成方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂及其合成方法，通過本發(fā)明可以合成比表面積高，對有機物的吸附能力強的樹脂。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂，其比表面積大于500m2/g。
這種樹脂通常的比表面積為500～700m2/g，平均孔徑為4～10nm。在孔徑為1.2nm和20nm左右處，孔分布集中，孔體積值具有明顯的高峰。雙峰分布特征突出，而這兩個特征峰對提高樹脂吸附量具有重要作用，尤其是當(dāng)吸附量比較大時，中孔峰將發(fā)揮關(guān)鍵作用。
本發(fā)明利用懸浮聚合法合成吸附樹脂，合成反應(yīng)體系由水相和油相組成。其合成方法，主要包括以下步驟(a)水相中加入羥乙基纖維素作分散劑；(b)油相中由反應(yīng)物和致孔劑構(gòu)成，反應(yīng)物和致孔劑的重量比為4∶1～1∶4；反應(yīng)物包括單體和交聯(lián)劑，單體和交聯(lián)劑的重量比為1∶3～1∶10，其中單體為甲基丙烯酸甲酯，交聯(lián)劑中雙甲基丙烯酸乙二醇酯與三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯的重量比為1∶3～1∶10；(c)向油相中加入重量百分比為0.5％～5％的過氧化二苯甲酰和偶氮二異丁腈構(gòu)成的引發(fā)劑，通氮氣以除去水相和油相中的氧氣，將油相逐步加入到攪拌的水相中，水相與油相的重量比為2∶1～8∶1，加入的過程中攪拌器的轉(zhuǎn)速控制在250-350rpm，反應(yīng)溫度為45～80℃，反應(yīng)7～10小時后于85～95℃保溫6～10小時，冷卻后處理可得白色樹脂。
步驟(a)中羥乙基纖維素在水相中的重量百分比為0.05％～0.5％。步驟(b)中致孔劑由甲苯、二甲苯和十二烷基醇構(gòu)成步驟(c)中引發(fā)劑中過氧化二苯甲酰和偶氮二異丁腈的重量百分別為3∶1～1∶3。
按照以上步驟得到樹脂后，用水蒸汽蒸餾或用丙酮、乙醇、工業(yè)酒精、低沸點溶劑汽油抽提。優(yōu)選水蒸汽蒸餾或丙酮及低沸點溶劑汽油抽提。一般經(jīng)索氏抽提器抽提4-8小時經(jīng)篩選后可得性狀與表狀均優(yōu)的高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂樹脂。
有益效果本發(fā)明公開了一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂及其合成方法，這種樹脂的比表面積大于500m2/g，對于有機物具有較強的吸附能力，可以有效的用于處理相關(guān)有機廢水。本發(fā)明提供的方法所用試劑相對簡單、易購，所需設(shè)備簡易。
四
圖1為本發(fā)明合成的樹脂的孔徑和孔體積分布圖。
五具體實施例方式
以下通過實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例1樹脂采用懸浮聚合法合成。水相(500g)中需加入1.0g羥乙基纖維素作分散劑，油相(200g)中的單體甲基丙烯酸甲酯用量為10g，交聯(lián)劑雙甲基丙烯酸乙二醇酯10g，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯50g，致孔劑中甲苯50g，二甲苯10g，十二烷基醇15g，同時須向油相中加入過氧化二苯甲酰(BPO)0.5g和偶氮二異丁腈(AIBN)2g作引發(fā)劑。油相和水相在使用之前都要預(yù)通氮氣5分鐘以除去溶液中的氧氣。聚合反應(yīng)在1000毫升的三口燒瓶中進行，在通氮氣的情況下對水相進行一段時間的攪拌后再加入油相，攪拌器的轉(zhuǎn)速控制在300rpm，聚合反應(yīng)溫度為62℃，反應(yīng)10小時以后再于85℃保溫10小時。經(jīng)冷卻后處理可得乳白色樹脂，樹脂經(jīng)索氏抽提器用丙酮抽提8小時后再用18目和46目的篩子篩選后即得樹脂。洗滌干凈，制得產(chǎn)品A。
實施例2樹脂采用懸浮聚合法合成。水相(450g)中需加入0.9g羥乙基纖維素作分散劑油相(150g)中的單體甲基丙烯酸甲酯用量為8g，交聯(lián)劑雙甲基丙烯酸乙二醇酯9g，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯58g，致孔劑中甲苯53g，二甲苯8g，十二烷基醇14g，同時須向油相中加入過氧化二苯甲酰(BPO)1g和偶氮二異丁腈(AIBN)2g作引發(fā)劑。油相和水相在使用之前都要預(yù)通氮氣5分鐘以除去溶液中的氧氣。聚合反應(yīng)在1000毫升的三口燒瓶中進行，在通氮氣的情況下對水相進行一段時間的攪拌后再加入油相，攪拌器的轉(zhuǎn)速控制在300rpm，聚合反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)10小時以后再于95℃保溫8小時。經(jīng)冷卻后處理可得乳白色樹脂，樹脂經(jīng)索氏抽提器用丙酮抽提8小時后再用18目和46目的篩子篩選后即得樹脂。洗滌干凈，制得產(chǎn)品B。
實施例3水相(500kg)中加入1kg羥乙基纖維素作分散劑；油相(約200kg)中的單體甲基丙烯酸甲酯用量為12kg，交聯(lián)劑雙甲基丙烯酸乙二醇酯12kg，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯76kg，致孔劑中甲苯64kg，二甲苯12kg，十二烷基醇24kg，同時須向油相中加入過氧化二苯甲酰(BPO)1kg和偶氮二異丁腈(AIBN)2kg作引發(fā)劑。聚合反應(yīng)在1000升的聚合釜中進行，在通氮氣的情況下對水相進行一段時間的攪拌后再加入油相，攪拌器的轉(zhuǎn)速控制在250rpm，聚合反應(yīng)溫度為67℃，反應(yīng)7小時以后再于90℃保溫10小時。經(jīng)冷卻后處理可得乳白色樹脂，樹脂經(jīng)索氏抽提器用丙酮抽提6小時后再用篩子篩選后即得樹脂C。
實施例4水相(1500kg)中加入1kg羥乙基纖維素作分散劑；油相(約500kg)中的單體甲基丙烯酸甲酯用量為30kg，交聯(lián)劑雙甲基丙烯酸乙二醇酯30kg，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯210kg，致孔劑中甲苯180kg，二甲苯30kg，十二烷基醇20kg，同時須向油相中加入過氧化二苯甲酰(BPO)3kg和偶氮二異丁腈(AIBN)5kg作引發(fā)劑。聚合反應(yīng)在3000升的聚合釜中進行，在通氮氣的情況下對水相進行一段時間的攪拌后再加入油相，攪拌器的轉(zhuǎn)速控制在350rpm，聚合反應(yīng)溫度為45℃，反應(yīng)10小時以后再于95℃保溫10小時。經(jīng)冷卻后處理可得乳白色樹脂，樹脂經(jīng)索氏抽提器用丙酮抽提6小時后再用篩子篩選后即得樹脂D。
以上四個實施例合成的丙烯酸酯類吸附樹脂主要技術(shù)指標(biāo)如下表
實施例5水相(2000g)中需加入1g羥乙基纖維素作分散劑，油相(約250g)中的單體甲基丙烯酸甲酯用量為6g，交聯(lián)劑雙甲基丙烯酸乙二醇酯11g，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯33g，致孔劑中甲苯100g，二甲苯30g，十二烷基醇30g，同時須向油相中加入過氧化二苯甲酰(BPO)1.5g和偶氮二異丁腈(AIBN)0.5g作引發(fā)劑。聚合反應(yīng)在5升的聚合釜中進行，在通氮氣的情況下對水相進行一段時間的攪拌后再加入油相，攪拌器的轉(zhuǎn)速控制在350rpm，聚合反應(yīng)溫度為67℃，反應(yīng)9小時以后再于85℃保溫9小時。經(jīng)冷卻后處理可得乳白色樹脂，樹脂水蒸汽蒸餾6小時后再用篩子篩選后即得樹脂C。
實施例6水相(2000g)中需加入10g羥乙基纖維素作分散劑，油相(約1000g)中的單體甲基丙烯酸甲酯用量為70g，交聯(lián)劑雙甲基丙烯酸乙二醇酯70g，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯650g，致孔劑中甲苯100g，二甲苯30g，十二烷基醇30g，同時須向油相中加入過氧化二苯甲酰(BPO)0.5g和偶氮二異丁腈(AIBN)1.5g作引發(fā)劑。聚合反應(yīng)在5升的聚合釜中進行，在通氮氣的情況下對水相進行一段時間的攪拌后再加入油相，攪拌器的轉(zhuǎn)速控制在300rpm，聚合反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)9小時以后再于85℃保溫9小時。經(jīng)冷卻后處理可得乳白色樹脂，樹脂經(jīng)索氏抽提器用乙醇抽提7小時后再用篩子篩選后即得樹脂C。
實施例7其它操作條件同實施例6，只是將樹脂經(jīng)索氏抽提器用乙醇抽提改為用工業(yè)酒精、低沸點溶劑汽油。
權(quán)利要求
1.一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂，其特征在于其比表面積大于500m2/g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂，其特征在于其比表面積為500～700m2/g，平均孔徑為4～10nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂，其特征在于在孔徑為1.2nm和20nm左右處，孔分布集中，孔體積值具有明顯的高峰。
4.一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂的合成方法，其特征在于包括以下步驟(a)水相中加入羥乙基纖維素作分散劑；(b)油相中由反應(yīng)物和致孔劑構(gòu)成，反應(yīng)物和致孔劑的重量比為4∶1～1∶4；反應(yīng)物包括單體和交聯(lián)劑，單體和交聯(lián)劑的重量比為1∶3～1∶10，其中單體為甲基丙烯酸甲酯，交聯(lián)劑中雙甲基丙烯酸乙二醇酯與三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯的重量比為1∶3～1∶10；(c)向油相中加入重量百分比為0.5％～5％的過氧化二苯甲酰和偶氮二異丁腈構(gòu)成的引發(fā)劑，通氮氣以除去水相和油相中的氧氣，將油相逐步加入到攪拌的水相中，水相與油相的重量比為2∶1～8∶1，加入的過程中攪拌器的轉(zhuǎn)速控制在250-350rpm，反應(yīng)溫度為45～80℃，反應(yīng)7～10小時后于85～95℃保溫6～10小時，冷卻后處理可得白色樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂的合成方法，其特征在于步驟(a)中羥乙基纖維素在水相中的重量百分比為0.05％～0.5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂的合成方法，其特征在于致孔劑由甲苯、二甲苯和十二烷基醇構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂的合成方法，其特征在于步驟(c)中引發(fā)劑中過氧化二苯甲酰和偶氮二異丁腈的重量百分別為3∶1～1∶3。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂的合成方法，其特征在于用水蒸汽蒸餾或用丙酮、乙醇、工業(yè)酒精、低沸點溶劑汽油抽提步驟(c)中得到的樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高比表面積丙烯酸酯類吸附樹脂及其合成方法。這種樹脂的比表面積大于500m
文檔編號C08F2/18GK1814632SQ20061003863
公開日2006年8月9日 申請日期2006年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者李愛民, 楊維本, 范軍, 楊立成, 孟冠華, 蔡建國, 葛俊杰, 張曉 , 王津南, 張全興 申請人:南京大學(xué), 江蘇南大戈德環(huán)?？萍加邢薰?br>