本发明涉及一种树脂的制备方法,具体涉及一种耐高温强碱性阴离子交换树脂的制备方法,属于化工工艺技术领域。
背景技术:
自聚苯乙烯离子交换树脂问世以来,由于其本身优越的性能得到了广泛应用。其中聚苯乙烯性阴离子交换树脂在水处理、离子配合、生物化学及制药工程等领域有着广泛的用途。但是随着阴离子交换树脂应用技术的不断提高,对其性能提出了更高的要求,尤其是强碱性阴离子交换树脂因其结构的原因,其使用温度仅限于60℃以下,从而在很大程度上限制了强碱性阴离子交换树脂的应用范围。所以人们在强碱性阴离子的耐温性能上做了广泛的研究。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足,而提供一种耐高温强碱性阴离子交换树脂的制备方法,制备方法简单,得到的阴离子交换树脂的交换容量比较高,易于工业化。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种耐高温强碱性阴离子交换树脂的制备方法,包括以下步骤:
(1)向反应器中依次投入甲苯和氯球,氯球在室温下溶胀1~3小时后加入4-氯丁醇,室温下滴加甲醇钠溶液后反应1~3小时;然后由室温梯度升温至60~70℃,在此温度下回流反应20~26小时;反应结束后降温到室温,倾斜滤除溶液,固体产品用2-4倍体积的盐酸浸泡处理1~3小时,去离子水反复水洗至ph为7,得到醚化产物;反应原理如下所示:
(2)向步骤(1)得到的醚化产物中加入三甲胺水溶液,加热到68~72℃后在此温度下反应20~26小时;反应结束后降温到室温,倾斜滤除溶液,固体产品2-4倍体积的盐酸浸泡处理1~3小时,去离子水反复水洗至ph为7,得到氯型阴离子交换树脂;氯型阴离子交换树脂用9~11倍体积的氢氧化钠溶液过柱转型后得到氢氧型阴离子交换树脂;所述的氯型阴离子交换树脂、氢氧型阴离子交换树脂均为耐高温阴离子交换树脂,耐高温强碱性阴离子交换树脂仅包括氢氧型,氢氧型是氯型的转型产品;反应原理如下所示:
上述技术方案中,步骤(1)中,所述的甲苯投加量为400~500ml;所述的氯球投加量为75~90g;所述的4-氯丁醇投加量为75~90g;所述的甲醇钠溶液的投加量为95~110ml。
上述技术方案中,所述的75~90g氯球(氯甲基化聚苯乙烯树脂)中,氯含量为0.3~0.5mol。
上述技术方案中,所述的甲醇钠溶液,其中溶质的质量分数为30%。
上述技术方案中,步骤(1)中,由室温梯度升温至60~70℃,梯度升温的时间为1小时。
上述技术方案中,步骤(1)中,所述的盐酸的浓度为1mol/l。
上述技术方案中,步骤(2)中,所述的三甲胺水溶液,投加量为200~250ml;所述的三甲胺水溶液,其中溶质的质量分数为30%。
上述技术方案中,步骤(2)中,所述的盐酸的浓度为1mol/l。
上述技术方案中,步骤(2)中,所述的氢氧化钠溶液的浓度为1mol/l。
本发明中,步骤(1)和步骤(2)的操作在能够进行搅拌和回流的反应器中进行。
本发明技术方案的优点在于:本发明先将4-氯代丁醇与苄球反应生成醚化产物,然后将醚化产物与三甲胺溶液反应生成阴离子交换树脂,通过本方法制备的阴离子交换树脂,因为引入了长链间隔基,所以其耐高温性能得到了有效的增强,同时其制备方法简单,得到的阴离子交换树脂的交换容量比较高,易于工业化。
具体实施方式
以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述,但本发明并不限于以下描述内容:
实施例1:
:一种耐高温强碱性阴离子交换树脂的制备方法,包括以下步骤:
(1)4-氯代丁醇与氯球反应生成醚化产物:
在能够进行搅拌和回流的反应器中投料450ml甲苯,加入氯球84克(氯摩尔数0.45mol)溶胀2小时后加入4-氯丁醇84克(0.77mol),室温下滴加105ml30%甲醇钠溶液(0.52mol)反应2小时,然后1小时内梯度升温至65℃,回流反应24小时。反应结束后,降温到室温,倾斜滤除溶剂,产品用3倍体积1mol/l的盐酸处理2小时,反复水洗至中性ph=7,得到醚化产物。
(2)醚化产物与三甲胺溶液反应生成阴离子交换树脂:
向醚化产物中加入225ml30%三甲胺水溶液,加热到70℃反应24小时;反应结束后,降温到室温,倾斜滤除溶液,产品用3倍体积1mol/l的盐酸处理2小时,反复水洗至中性ph=7,得到氯型阴离子交换树脂。氯型阴离子交换树脂用10倍体积的1mol/l浓度的氢氧化钠溶液过柱转型为氢氧型阴离子交换树脂。
产品分析结果:
氯型型阴离子交换树脂的交换容量4.13mmol/g(理论值3.24mmol/g);
氢氧型阴离子交换树脂交换容量4.49mmol/g(理论值3.44mmol/g)。
根据实施例1制得耐高温oh型阴离子交换树脂,经耐热性能评价:温度为110℃,时间为一周,其交换容量仅损失2%。其结果优于现有文献报道的耐高温强碱型阴离子交换树脂。
上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰,都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种耐高温强碱性阴离子交换树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)向反应器中依次投入甲苯和氯球,氯球在室温下溶胀1~3小时后加入4-氯丁醇,室温下滴加甲醇钠溶液后反应1~3小时;然后由室温梯度升温至60~70℃,在此温度下回流反应20~26小时;反应结束后降温到室温,倾斜滤除溶液,固体产品用2-4倍体积的盐酸浸泡处理1~3小时,去离子水反复水洗至ph为7,得到醚化产物;
(2)向步骤(1)得到的醚化产物中加入三甲胺水溶液,加热到68~72℃后在此温度下反应20~26小时;反应结束后降温到室温,倾斜滤除溶液,固体产品用2-4倍体积的盐酸浸泡处理1~3小时,去离子水反复水洗至ph为7,得到氯型阴离子交换树脂;氯型阴离子交换树脂用9~11倍体积的氢氧化钠溶液过柱转型后得到氢氧型阴离子交换树脂;所述的氯型阴离子交换树脂、氢氧型阴离子交换树脂均为耐高温阴离子交换树脂,耐高温强碱性阴离子交换树脂仅包括氢氧型,氢氧型是氯型的转型产品。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的甲苯投加量为400~500ml;所述的氯球投加量为75~90g;所述的4-氯丁醇投加量为75~90g;所述的甲醇钠溶液的投加量为95~110ml。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述的75~90g氯球中,氯含量为0.3~0.5mol。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述的甲醇钠溶液,其中溶质的质量分数为30%。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,由室温梯度升温至60~70℃,梯度升温的时间为1小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的盐酸的浓度为1mol/l。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的三甲胺水溶液,投加量为200~250ml。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述的三甲胺水溶液,其中溶质的质量分数为30%。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的盐酸的浓度为1mol/l。
10.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的氢氧化钠溶液的浓度为1mol/l。