一種用于脫除水中銅離子的樹脂材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于樹脂合成與應用技術領域，尤其涉及一種脫除水中銅離子的新型樹脂 材料及其合成方法。
【背景技術】
[0002] 工業生產過程中常常產生含有重金屬離子的廢水，對環境造成嚴重危害。銅的冶 煉、加工以及電鍍等工業生產過程中都會產生大量含銅廢水，這種廢水排入水體中，會嚴重 影響水的質量，對環境造成污染，因此，工業廢水必須經過處理才能達到環境要求。
[0003] 常用的脫除廢水中銅離子的方法如：化學沉淀法、電解法、吸附法、離子交換法、置 換法。其中吸附法由于操作簡便，不易產生二次污染，而廣泛被使用。
【發明內容】
[0004] 本發明以氯乙酰化的聚苯乙烯樹脂為原料，制備了一種用于除去水中銅離子的樹 脂材料。制備方法為：以氯乙酰化的聚苯乙烯樹脂為原料，在溶劑中與4-氨基咪唑反應，合 成了含有氨基咪唑基團的對銅離子具有高吸附活性的新型樹脂材料。
[0005] 其結構式表示為：PS-COCH2-Amz,其中PS表示聚苯乙稀樹脂，Amz表示4-氨基咪 唑。
[0006] 上述制備方法的具體步驟為：
[0007] 在反應瓶中依次加入1倍重量的4-氨基咪唑，用5-15倍重量的四氫呋喃溶解， 室溫（25°C )下加入1-5倍重量的干燥的氯乙酰化聚苯乙烯樹脂，攪拌加熱回流反應4-12 小時后，過濾除去溶劑和未反應的4-氨基咪唑，所得固體依次用3-10倍質量的無水乙醇、 0.5-5% (質量濃度，下同）濃度的氫氧化鈉水溶液以及足量去離子水洗滌，洗滌至中性后 自然干燥，得到本發明所需的樹脂材料，
[0008] 其中，本發明的方案及以下各實施例中所采用的氯乙酰化聚苯乙烯樹脂是以 16-50目的工業品聚苯乙烯小球（反向聚合法制得，二乙烯基苯為交聯劑，交聯度7% )進 行氯乙酰化得到的，氯乙酰化聚苯乙烯樹脂的氯含量為13. 7%。
[0009] 上述所制備的用于除去水中銅離子的樹脂材料的具體使用方法為：
[0010] 將樹脂材料填充到吸附柱中，連續向吸附柱中注入含有一定濃度銅離子的水溶 液，使溶液充分與樹脂材料接觸后流出吸附柱，流過吸附柱的水溶液中所含銅離子被吸附 在樹脂材料上，流出吸附柱的水中銅離子含量明顯降低。
[0011] 當吸附柱中的樹脂材料被銅離子飽和后，可通過用稀鹽酸洗滌再生，再生后的樹 脂材料可重新用于水中銅離子的脫除。
[0012] 本發明的優點在于：樹脂材料的結構新穎、性能穩定，制備和使用方法簡便，吸附 效率高，再生容易，可反復使用。
【具體實施方式】
[0013] 實施例1、樹脂材料的合成
[0014] 在反應瓶中依次加入4-氨基咪唑30g，四氫呋喃150g，攪拌0. 5h使4-氨基咪唑 完全溶解后，加入氯乙酰化聚苯乙烯樹脂30g，攪拌下加熱回流4小時，過濾除去溶劑四氫 呋喃和未反應的4-氨基咪唑，所得固體依次用無水乙醇300ml、5%氫氧化鈉水溶液500ml 洗滌，再去離子水洗滌至中性，自然干燥后得到本發明所述的樹脂材料。
[0015] 實施例2、樹脂材料的合成
[0016] 在反應瓶中依次加入4-氨基咪唑30g，四氫呋喃450g，攪拌0. 5h使4-氨基咪 唑完全溶解后，加入氯乙酰化聚苯乙烯樹脂150g，攪拌下加熱回流12小時，過濾除去溶劑 四氫呋喃和未反應的4-氨基咪唑，所得固體依次用無水乙醇2000ml、5%氫氧化鈉水溶液 4000ml洗滌，再去離子水洗滌至中性，自然干燥后得到本發明所述的樹脂材料。
[0017] 實施例3、使用方法及效果
[0018] 將實施例1合成的樹脂材料裝填進內徑2cm、長度30cm的吸附柱中，連續向吸附柱 中注入銅離子含量3500mg/L、pH6. 5的硫酸銅水溶液，使溶液充分與樹脂材料接觸后流出 吸附柱，控制流速為lml/min，持續20h，收集流出溶液總計I. 2L，經測定，流出溶液中銅離 子含量為27mg/L，銅離子脫除率達到99. 23%。
[0019] 實施例4、使用方法及效果
[0020] 將實施例2合成的樹脂材料裝填進內徑4cm、長度50cm的吸附柱中，連續向吸附柱 中注入銅離子含量3500mg/L、pH6. 5的硫酸銅水溶液，使溶液充分與樹脂材料接觸后流出 吸附柱，控制流速為2ml/min，持續50h，收集流出溶液總計6L，經測定，流出溶液中銅離子 含量為5. 5mg/L，銅離子脫除率達到99. 84%。
[0021] 實施例5、再生使用方法和效果
[0022] 將按實施例4方法使用后的樹脂材料按照以下步驟進行再生：
[0023] (1)以50ml/min向吸附柱中樹脂注入去離子水，至流出液中不含銅離子；
[0024] (2)以15ml/min注入IN的鹽酸，至流出液中不含銅離子；
[0025] (3)以50ml/min注入去離子水，至流出液為中性；
[0026] (4)以51111/111；[11注入5%氫氧化鈉水溶液10001111;
[0027] (5)以50ml/min注入去離子水，至流出液為中性。
[0028] 再生后的按實施例4方法繼續使用，重復再生使用6次后，銅離子脫除率仍能保持 在99%以上，具體結果如下表：
【主權項】
1. 一種用于除去水中銅離子的樹脂材料的制備方法，其特征在于：所述制備方法為， 以氯乙酰化的聚苯乙烯樹脂為原料，在溶劑中與4-氨基咪唑反應，合成了含有氨基咪唑基 團的對銅離子具有高吸附活性的樹脂材料。
2. 如權利要求1所述的樹脂材料的制備方法，其特征在于：所述制備方法的具體步驟 為，在反應瓶中依次加入1倍重量的4-氨基咪唑，用5-15倍重量的四氫呋喃溶解，并于室 溫下加入1-5倍重量的干燥的氯乙酰化聚苯乙烯樹脂，攪拌加熱回流反應4-12小時后，過 濾除去溶劑和未反應的4-氨基咪唑，所得固體依次用3-10倍質量的無水乙醇、氫氧化鈉水 溶液以及去離子水洗滌，洗滌至中性后自然干燥，得到對銅離子具有高吸附活性的樹脂材 料。
3. 如權利要求2所述的樹脂材料的制備方法，其特征在于：所述氯乙酰化聚苯乙烯樹 脂是以16-50目的工業品聚苯乙烯小球進行氯乙酰化得到的，所得氯乙酰化聚苯乙烯樹脂 的氯含量為13. 7%。
4. 如權利要求2所述的樹脂材料的制備方法，其特征在于：所述氫氧化鈉水溶液中，氫 氧化鈉的質量濃度為〇. 5-5%。
5. 如權利要求1所述的用于除去水中銅離子的樹脂材料的使用方法，其特征在于：將 所制備的對銅離子具有高吸附活性的樹脂材料填充到吸附柱中，連續向所述吸附柱中注入 含有銅離子的水溶液，使溶液充分與所述樹脂材料接觸后流出吸附柱。
【專利摘要】本發明屬于樹脂合成與應用技術領域，尤其涉及一種脫除水中銅離子的新型樹脂材料及其合成方法。以氯乙酰化的聚苯乙烯樹脂為原料，在溶劑中與4-氨基咪唑反應，合成了含有氨基咪唑基團的對銅離子具有高吸附活性的樹脂材料。本發明制備的樹脂材料的結構新穎、性能穩定，制備和使用方法簡便，吸附效率高，再生容易，可反復使用。
【IPC分類】C02F1-28, B01J20-26, B01J20-30, C02F1-62
【公開號】CN104741098
【申請號】CN201510173108
【發明人】繆洪武, 王商梅
【申請人】廣德宏霞科技發展有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月13日