專利名稱：一種復(fù)合功能除氟樹(shù)脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合功能除氟樹(shù)脂及其制備方法，具體地說(shuō)，是指一種氨基改性及金屬負(fù)載復(fù)合功能除氟樹(shù)脂及其制備方法。根據(jù)軟硬酸堿理論，氟離子由于有較高的電負(fù)性和較小的體積被劃分為硬堿，其對(duì)!^e3+或Al3+等硬酸具有較強(qiáng)的親和性。大量研究表明，常規(guī)的Al2O3和骨炭對(duì)氟的吸附能力僅達(dá)到1. 8 3. Omg/g ；由于1 3+或Al3+對(duì)F_具有較高的結(jié)合能力而得到廣泛研究，負(fù)載 !^3+或Al3+的人工改性吸附劑能強(qiáng)化除氟能力，應(yīng)用前景廣泛。另外，由于酸性條件下質(zhì)子化的氨基與氟離子之間會(huì)發(fā)生氫鍵及靜電作用，從而能大幅改善除氟性能，Viswanathana 等通過(guò)將氨基引入到殼聚糖增強(qiáng)除氟性能。因此，如何綜合利用金屬與氟離子之間的絡(luò)合作用以及氨基與氟離子之間的氫鍵作用實(shí)現(xiàn)高效除氟稱為本領(lǐng)域的技術(shù)難題。文獻(xiàn)檢索表明，以苯乙烯-二乙烯苯為基質(zhì)，通過(guò)硝化-磺化-氨化-負(fù)載金屬合成氨基改性及金屬負(fù)載復(fù)合功能除氟樹(shù)脂的合成方法未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合功能除氟樹(shù)脂及其制備方法，通過(guò)本發(fā)明進(jìn)行氨基改性及金屬負(fù)載得到具有氨基及金屬離子、對(duì)氟離子具有優(yōu)良吸附性能的樹(shù)脂。技術(shù)方案
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種復(fù)合功能除氟樹(shù)脂，其結(jié)構(gòu)單元如下
其中母體為苯乙烯-二乙烯苯樹(shù)脂，X為金屬離子狗或Al，粒徑為0. 2-0. 5mm,對(duì) F—的飽和吸附量為2. 16 8. 1 Omg/g。 從結(jié)構(gòu)單元中可以看出含有功能基團(tuán)氨基基團(tuán)，通過(guò)氫鍵作用及靜電作用吸附氟離子，X金屬離子( 或Al)，X通過(guò)絡(luò)合作用吸附氟離子。其吸附機(jī)理可表示如下
背景技術(shù)：
權(quán)利要求
1. 一種復(fù)合功能除氟樹(shù)脂，其特征結(jié)構(gòu)在于其結(jié)構(gòu)單元如下
2.一種復(fù)合功能除氟樹(shù)脂的制備方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟利用苯乙烯-二乙烯苯樹(shù)脂為母體，經(jīng)索氏抽提器抽提4 8 h，在40 80°C下，加入重量百分比濃度為60 80%濃硝酸和75 98%濃硫酸，攪拌0. 5 池后，得到負(fù)載硝基的樹(shù)脂R-NO2 ；以二氯乙烷為溶脹劑，在70 120°C下，將R-NO2加入到重量百分比濃度為80 98% 的濃硫酸溶液中，攪拌8 1 后，得到硝基-磺酸基樹(shù)脂R-NO2-SO3H ；步驟(b)反應(yīng)后，在60 100°C下，加入SnCl2 · 2H20、濃鹽酸和乙醇，回流8 16h，制得氨基-磺酸基樹(shù)脂R-NH2-SO3H ；在20 60°C下，將R-NH2-SO3H加入到0. 1 1. Omol/L鐵鹽或鋁鹽溶液中，使之充分混合18 30h，制得氨基改性和金屬負(fù)載的樹(shù)脂R-NH2-SO3-X (Fe/Al)。
3.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的一種復(fù)合功能除氟樹(shù)脂的制備方法，其特征在于在步驟 (a)中，苯乙烯-二乙烯苯樹(shù)脂為NDA-100和NDA-150。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的一種復(fù)合功能除氟樹(shù)脂的制備方法，其特征在于在步驟(a)中，濃硝酸用量為樹(shù)脂量的4 10倍；濃硫酸用量為樹(shù)脂量的8 20倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的一種復(fù)合功能除氟樹(shù)脂的制備方法，其特征在于在步驟(b)中，濃硫酸用量為樹(shù)脂量的8 20倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的一種復(fù)合功能除氟樹(shù)脂的制備方法，其特征在于在步驟(c)中，SnCl2·2Η20純度為90 100%，用量為樹(shù)脂量的4 10倍；濃鹽酸重量百分比濃度為30 40%，用量為樹(shù)脂量的4 12倍；乙醇重量百分比濃度為90 100%，用量為樹(shù)脂量的5 15倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的一種復(fù)合功能除氟樹(shù)脂的制備方法，其特征在于在步驟(d)中，所加鐵鹽為硫酸鐵，鋁鹽為硫酸鋁鉀，F(xiàn)^(SO4)3或KAl(SO4)2用量為樹(shù)脂量的10 50倍。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合功能除氟樹(shù)脂，屬于樹(shù)脂領(lǐng)域。該樹(shù)脂以苯乙烯-二乙烯苯樹(shù)脂為母體，結(jié)構(gòu)單元為，含有功能基團(tuán)-NH2和-SO3-X(Fe/Al)，粒徑為0.3-0.5mm，對(duì)F-的飽和吸附量為2.16～8.10mg/g。其制備方法為以苯乙烯-二乙烯苯樹(shù)脂為母體，在40～80℃下，加入60～80%濃硝酸和75～98%濃硫酸反應(yīng)，攪拌反應(yīng)0.5～3h后，得到負(fù)載硝基的樹(shù)脂R-NO2；以二氯乙烷為溶脹劑，在70～120℃下，加入80～98%的濃硫酸反應(yīng)，攪拌反應(yīng)8～16h后，得到硝基-磺酸基樹(shù)脂R-NO2-SO3H；在60～100℃下，加入SnCl2·2H2O、濃鹽酸、乙醇，回流8～16h，制得氨基-磺酸基樹(shù)脂R-NH2-SO3H；在20～60℃下，加入0.1～1.0mol/L鐵鹽或鋁鹽溶液，攪拌反應(yīng)18～30h，制得氨基改性和金屬負(fù)載的復(fù)合功能除氟樹(shù)脂R-NH2-SO3-X(Fe/Al)。本發(fā)明制備的復(fù)合功能除氟樹(shù)脂可用于高效深度除氟。
文檔編號(hào)C02F1/28GK102268114SQ20111013391
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者劉晶, 劉福強(qiáng), 李蘭娟, 李愛(ài)民, 鞠佳偉, 高潔 申請(qǐng)人:南京大學(xué)