申请日2014.12.19
公开(公告)日2015.04.22
IPC分类号C08F220/18; C08F220/14; C08F222/14; C08F212/14; C02F1/28; C08F220/58; C08J9/26; B01J20/26; B01J20/30; C08F228/02
摘要
本发明涉及具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，属于高分子材料吸附树脂的制备及应用技术领域。其制备方法是：将聚乙烯醇溶解于氯化钠的水溶液中，构成水相;以丙烯酸酯和合碳碳双键的磺酸钠盐为单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，致孔剂和引发剂过氧化苯甲酰共同构成油相，将油相加入水相中保温反应得到树脂。丙烯酸酯与磺酸钠盐两种单体的碳碳双键摩尔比控制在4∶1-8∶1范围之内，油水体积比控制为1∶5，氯化钠占蒸馏水质量的5%，聚乙烯醇、乙二醇二甲基丙烯酸酯、致孔剂和过氧化苯甲酰分别占反应物总质量的3-5wt.%、4-6wt.%、40-60wt.%和2wt.%。本发明制备工艺简单，为该类吸附树脂处理苯酚废水打下了基础，具有一定的实际推广意义。
权利要求书
1.具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其 特征在于：吸附树脂制备的具体步骤如下：
a)制备反应的水相：称取氯化钠和聚乙烯醇，量取蒸馏水，置于同一个烧 杯中，充分搅拌溶解形成均匀的水溶液，得到反应的水相。
b)制备反应的油相：分别称取磺酸钠盐、致孔剂和引发剂过氧化苯甲酰置 于同一烧杯中，充分搅拌混合均匀，得到1号溶液;分别量取丙烯酸酯单体和乙 二醇二甲基丙烯酸酯置于另外的同一个烧杯中，充分搅拌混合均匀，得到2号溶 液;将2号溶液转入滴液漏斗，再于30min内缓慢滴加到1号溶液中，最后充分 搅拌混合均匀，得到反应的油相。
c)油相加入水相进行聚合反应：先把制备得到的水相置于70℃水浴中的三 口反应瓶中，再加入制备得到的油相，调节搅拌速率，待油滴分散均匀且大小适 中时升温至75℃，恒温搅拌回流反应4-5h，得到珠状悬浮物。
d)产物纯化：将反应体系降至室温，滤出树脂珠体，用蒸馏水和无水乙醇 反复洗涤树脂2-3次，除去树脂中的杂质和残留的致孔剂，然后将其置于真空干 燥箱中恒温干燥6-8h，得到吸附树脂。
2.一种如权力要求1所述的具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处 理苯酚废水中的应用，其特征在于：所述的丙烯酸酯类是甲基丙烯酸甲酯、甲基 丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁 酯的一种或几种的混合。
3.一种如权力要求1所述的具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处 理苯酚废水中的应用，其特征在于：所述的磺酸钠盐类是对苯乙烯磺酸钠、乙烯 基磺酸钠、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基病磺酸钠的一 种或几种的混合。
4.一种如权力要求1所述的具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在 处理苯酚废水中的应用，其特征在于：所述的致孔剂是甲苯、正庚烷、乙酸乙酯、 N-甲基吡咯烷酮、液体石蜡、环己烷和辛醇的一种或几种的混合。
5.一种如权力要求1所述的具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处 理苯酚废水中的应用，其特征在于：丙烯酸酯与磺酸钠盐单体中碳碳双键的摩尔 比控制在4∶1-8∶1，油水体积比控制为1∶5，氯化钠占蒸馏水质量的5%，聚乙烯 醇、乙二醇二甲基丙烯酸酯、致孔剂和过氧化苯甲酰分别占反应物总质量的 3-5wt.%、4-6wt.%、40-60wt.%和2wt.%。
说明书
具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用
技术领域
本发明涉及具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中 的应用，属于高分子材料多孔吸附树脂的制备及应用技术领域。
背景技术
吸附树脂作为一种聚合物吸附剂从上个世纪60年代开发应用以来在不同领 域得到了广泛应用，由于其具有较好的吸附选择性，使用寿命长，再生容易，在 环境保护方面得到了广泛的应用。苯酚作为重要的化工原料，广泛应用于染料、 农业、医药和军工等行业，同时在工业生产过程中也会产生大量的合苯酚有机污 染物。当前处理这些有机污染物最有效的方法是采用吸附树脂进行吸附，已经商 业化的丙烯酸酯类吸附树脂利用自身较大的比表面积和疏水性，根据相似相容的 原理，能够较好地吸附有机环境中的合苯酚污染物。但苯酚不仅溶于有机溶剂， 还能很好地溶于水环境中，在水中苯酚含量达到5-10mg/L时，会引起鱼类大量死 亡;此外，它可以通过皮肤、黏膜的接触不经肝脏解毒直接进入血液循环，致使 人体细胞造成损伤。由于现有的丙烯酸酯类多孔吸附树脂的亲水性较差，不能有 效地与水溶液中的苯酚接触，导致其吸附效果不理想。合有碳碳双键的磺酸钠盐 是一类水溶性较好的单体，在丙烯酸酯类吸附树脂中引入这种类型的单体，能够 有效改善其亲水性，增强与水环境中苯酚的有效接触，提高对苯酚的处理效果。 因此，本发明以丙烯酸酯和合碳碳双键磺酸钠盐为单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯 为交联剂，合成了具有一定亲水性的吸附树脂，应用于苯酚废水的处理，这种组 成、结构的聚合物吸附剂必定会丰富丙烯酸酯类吸附树脂的种类，增加其应用范 围。
发明内容
要解决的技术问题
为了提高丙烯酸酯类吸附树脂的亲水性，增强其与水环境中苯酚的有效接 触，提高该类树脂对苯酚的处理能力，本发明提出了具有亲水性的丙烯酸酯类吸 附树脂的制备方法，并能够将其应用于苯酚废水的处理。
技术方案
具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特 征在于：吸附树脂制备的具体步骤如下：
a)制备反应的水相：称取氯化钠和聚乙烯醇，量取蒸馏水，置于同一个烧 杯中，充分搅拌溶解形成均匀的水溶液，得到反应的水相。
b)制备反应的油相：分别称取磺酸钠盐、致孔剂和引发剂过氧化苯甲酰置 于同一烧杯中，充分搅拌混合均匀，得到1号溶液;分别量取丙烯酸酯单体和乙 二醇二甲基丙烯酸酯置于另外的同一个烧杯中，充分搅拌混合均匀，得到2号溶 液;将2号溶液转入滴液漏斗，再于30min内缓慢滴加到1号溶液中，最后充分 搅拌混合均匀，得到反应的油相。
c)油相加入水相进行聚合反应：先把制备得到的水相置于70℃水浴中的三 口反应瓶中，再加入制备得到的油相，调节搅拌速率，待油滴分散均匀且大小适 中时升温至75℃，恒温搅拌回流反应4-5h，得到珠状悬浮物。
d)产物纯化：将反应体系降至室温，滤出树脂珠体，用蒸馏水和无水乙醇 反复洗涤树脂2-3次，除去树脂中的杂质和残留的致孔剂，然后将其置于真空干 燥箱中恒温干燥6-8h，得到吸附树脂。
具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特 征在于：所述的丙烯酸酯单体是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸 正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯的一种或几种的混合。
具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特 征在于：所述的磺酸钠盐是对苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、丙烯磺酸钠、甲基 丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠的一种或几种的混合。
具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特 征在于：所述的致孔剂是甲苯、正庚烷、乙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮、液体石 蜡、环己烷和辛醇的一种或几种的混合。
具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特 征在于：丙烯酸酯与磺酸钠盐两种单体的碳碳双键摩尔比控制在4∶1-8∶1范围之 内，油水体积比控制为1∶5，氯化钠占蒸馏水质量的5%，聚乙烯醇、乙二醇二 甲基丙烯酸酯、致孔剂和过氧化苯甲酰分别占反应物总质量的3-5wt.%、4-6wt.%、 40-60wt.%和2wt.%。
具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂的制备及在处理苯酚废水中的应用，其特 征在于：测定吸附平衡时间和吸附量，步骤如下：
a)将苯酚用蒸馏水溶解配制成浓度为1000-4000mg/L的水溶液;
b)准确称取0.1-0.3g制备的极性吸附树脂在蒸馏水中浸泡24h，抽去游离的 水，得到含水的树脂，将湿树脂置于100ml的锥形瓶中，加入25ml的上述苯酚溶 液，将锥形瓶置于水浴恒温振荡器中，在25℃下振荡，定时取样测定，至溶液浓 度恒定，表示吸附达到平衡，记录平衡时间，计算平衡吸附量，溶液浓度采用紫 外分光光度计进行测定。
有益效果
本发明的有益效果，以丙烯酸酯和合碳碳双键的磺酸钠盐为单体，乙二醇二 甲基丙烯酸酯为交联剂，采用一步法合成了具有亲水性的丙烯酸酯类吸附树脂， 增强了其与水环境中合苯酚污染物的有效接触，提高该类树脂对苯酚的处理能 力。同时扩充了丙烯酸酯类吸附树脂的种类，也为该类吸附树脂在废水中处理水 溶性的有机物打下了基础。