一種耐污染型深度軟化螯合樹脂的合成方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及污水處理行業高分子材料合成技術領域，具體地說一種耐污染型深度軟化螯合樹脂的合成方法。
【背景技術】
[0002]螯合樹脂是一類能與金屬離子形成多配位絡和物的交聯功能高分子材料。螯合樹脂吸附金屬離子的機理是樹脂上的功能原子與金屬離子發生配位反應，形成類似小分子螯合物的穩定結構。螯合樹脂與金屬離子比普通的離子交換樹脂的結合力更強。在深度軟化過程中螯合樹脂可穩定保持出水鈣鎂離子濃度降到PPb級，是深度軟化中的最佳選擇。但是在處理含有大量背景物質如腐殖酸和溶解性動植物油的污水時，使用普通的螯合樹脂深度軟化，螯合樹脂容易被溶解性有機物堵塞孔道，無法浸出處于絡合狀態的重金屬離子，使螯合樹脂的工作交換容量大幅度減弱，對樹脂造成不可逆的污染。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀，提供生產工藝簡單、抗污染性能強、污水處理效果好，且全交換容量大，能在高有機物含量的污水中高效去除水中金屬離子的一種耐污染型深度軟化螯合樹脂的合成方法。
[0004]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種耐污染型深度軟化螯合樹脂的合成方法，該合成方法包括以下步驟:
a)、在油相配制釜中配制好油相，油相由反應物、致孔劑和引發劑組成；將反應物與致孔劑按質量比1:0.5的比例加入到油相配制釜中混合，并按占油相總質量的1%_1.5%的比例加入引發劑使其充分溶解，然后在油相配制釜中穩定30分鐘，形成油相；上述的反應物包括苯乙烯單體和二乙烯苯交聯劑；
b)、在聚合釜中配制好水相，水相為含有分散劑和NaCl的水溶液，以水相的總質量計，分散劑的濃度為3wt%，NaCl的濃度為15 wt%-17wt% ;將水、分散劑和NaCl投入到聚合釜中，并在攪拌狀態下升溫至60°C，穩定10分鐘，形成水相；
c)、在聚合釜中，將步驟a形成的油相，按水相與苯乙烯單體質量之比3:1-1:1的比例加入到處于攪拌狀態下的水相，進行懸浮聚合形成多相聚合體系，其中加入有少量次甲基藍，攪拌速度由慢變快，攪拌速率控制為150-250rpm ;添加完后，升溫至75°C，保溫3小時，樹脂骨架基本定型；
d)、將聚合釜內升溫至85°C，保溫2小時；再升溫至95°C，保溫5小時后；降溫，出料，洗滌；抽干游離水，進丙酮進行抽提；抽提至無油，進水洗滌至無丙酮味，出料；烘干、篩分成粒度合宜的投料粒；然后將投料粒進一步烘干經篩分、冷卻得到耐污染型深度軟化螯合樹脂的聚苯乙烯系白球；
e)、將經過干燥處理的聚苯乙烯系白球與氯甲醚在100°C-120°C條件下，按質量比計聚苯乙烯系白球比氯甲醚1:0.5-1:2的比例均勻混合，進行氯甲基化反應，然后將生成物經過逐步稀釋，再用鹽酸和氫氧化鈉轉型，經水洗后，得到聚苯乙烯系氯球；
f)、將聚苯乙烯系氯球用二氯乙烷攪拌膨脹I小時，投N-羥甲基酞酰亞胺及乙酸酐，投畢，開始滴加催化劑，并控制反應放熱溫度不超過60°C ;催化劑滴畢，穩定半小時，再升溫到75°C_80°C，保溫12小時；保溫完畢，降溫，抽干母液；加水，減壓蒸餾二氯乙烷，至樹脂無氣味為止；熱水清洗5次以上，到出水無色為準；
g)、然后再投25%液堿，緩慢升溫到80°C，穩定I小時，關閉放空后；再升溫到120°C，穩定2小時后緩慢打開放空，排空壓力后關閉放空；再升溫到160°C，保溫14小時；降溫，取樣分析若弱堿基多5.0mmol/g則為合格；合格后，抽干母液，水洗5遍，要求清洗至PH彡10 ;
h)、最再加入預先溶解的氯乙酸溶液進行螯合反應，升溫至65-70°C，保溫14小時，期間不斷控制反應溶液的PH值，要求在8-9之間；保溫完畢，取樣分析，檢測銅離子吸附量；合格后，水洗5遍，調酸至PH=1，穩定I小時；水洗至接近中性，再調堿至PH=12，穩定I小時；水洗至中性出料、包裝，即得耐污染型深度軟化螯合樹脂。
[0005]為優化上述技術方案采取的措施還包括:
上述水相中的分散劑為聚乙烯醇、淀粉、甲基纖維素及其衍生物和難溶性的無機物氯化鈉、無水硫酸鎂和碳酸鈉中的一種或幾種。
[0006]上述的引發劑為過氧化苯甲酰、2-乙基己酸和偶氮二異丁腈中的一種或幾種。
[0007]上述的致孔劑為4-甲基-2-戊醇、液體石蠟、異丁醇、200#汽油、六甲基二硅氧烷和正構油中的一種或幾種。
[0008]上述的步驟f中，N-羥甲基酞酰亞胺的投入量按質量比計為，膨脹后聚苯乙烯系氯球比N-羥甲基酞酰亞胺為1: 2-1:4，N-羥甲基酞酰亞胺與乙酸酐的質量比為1:1，其中催化劑為醋酸或硫酸。
[0009]上述的步驟g中25%液堿為液堿濃度為25wt%的氫氧化鈉溶液。
[0010]上述的h中預先溶解的氯乙酸溶液為氯乙酸和液堿；所述液堿為濃度為20wt%-30wt%的氫氧化鈉溶液，其中液堿和氯乙酸按質量比計為1:1-1:1.5。
[0011]上述的耐污染型深度軟化螯合樹脂的粒徑為0.500-1.000mm。
[0012]上述的耐污染型深度軟化螯合樹脂含水量在45%_55% ;質量全交換容量彡5mmol/g ;體積全交換容量彡2mmol/ml，銅離子吸附量彡45g/L ;濕視密度在0.73-0.80g/ml ;濕真密度在1.150-1.210g/ml ;均一系數彡1.45 ;滲磨圓球率彡90% ;膨脹率H+ — Na+ ( 45%。
[0013]上述的步驟a中，對苯乙烯單體與二乙烯苯交聯劑的質量比為1:0.18-1:0.22，且交聯度為8.10
[0014]與現有技術相比，本發明所提供的合成方法是從樹脂對有機物的包裹吸附和樹脂內部孔道有機物的堵截兩方面來設計樹脂合成方法，通過本方法合成的螯合樹脂具有很好的抗油、抗有機物污染性能，提高了樹脂的全交換容量和工作交換容量，并針對稠油污水的特性提高了樹脂的耐高溫特性。本發明能更加牢固將鈣鎂離子固定在樹脂孔道中的官能團上，可使出水鈣鎂離子濃度小于20ppb。適用于含有溶解性有機物和腐殖質類背景物質較多的水質深度軟化，并能作為二級軟化吸附大部分的鈣鎂離子。
【具體實施方式】
[0015]本發明針對現有技術中，在含有大量背景物質如腐殖酸和溶解性動植物油的污水時，使用普通的螯合樹脂深度軟化時，螯合樹脂將被溶解性有機物堵塞孔道，無法浸出處于絡合狀態的重金屬離子，使螯合樹脂的工作交換容量大幅度減弱，對樹脂造成不可逆的污染的技術問題提供了一種適用于含有溶解性有機物和腐殖質類背景物質較多水質深度軟化處理的耐污染型深度軟化螯合樹脂的合成方法。該方法包括以下步驟:
a)、在油相配制釜中配制好油相，油相由反應物、致孔劑和引發劑組成；將反應物與致孔劑按質量比1:0.5的比例加入到油相配制釜中混合，并按占油相總質量的1%_1.5%的比例加入引發劑使其充分溶解，然后在油相配制釜中穩定30分鐘，形成油相；上述的反應物包括苯乙烯單體和二乙烯苯交聯劑；
b)、在聚合釜中配制好水相，水相為含有分散劑和NaCl的水溶液，以水相的總質量計，分散劑的濃度為3wt%，NaCl的濃度為15 wt%-17wt% ;將水、分散劑和NaCl投入