多级孔径分布的高比表面积吸附树脂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种多级孔径分布的高比表面积吸附树脂、制备方法及其应用，该树脂孔径分级均匀，微孔、介孔均有分布，平均孔径为2.7nm~9.3nm，比表面积为，微孔面积，微孔面积占比20%~50%，含水率30%~70%，孔容，该树脂的制备方法为：1、自由基聚合合成初始聚合物；2、傅克反应后交联。本发明专利技术合成的树脂具有工艺流程短，所用化学原料无氯甲基甲醚等强致癌溶剂，且孔径分布具有明显的多峰特征，对工业废水、废气中复杂的多尺寸分布的有机物有较好的吸附效果，有效吸附面积大，吸附动力学性能优良。本发明专利技术提供的技术方案所用化学试剂易得，毒性低，流程短，适合大规模化工业生产，为有机废水和有机废气去除有机物提供一种优良的吸附材料，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
多级孔径分布的高比表面积吸附树脂、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于有机物吸附
，涉及一种多级孔径分布的高比表面积吸附树脂、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着有色冶金、煤化工、制药、印染等行业的飞速发展，会产生大量的有机废水、废气难以处理，在当前“双碳”目标和节水大背景下，工业废水处置走近零排放的工艺路线不可避免，近零排放势必离不开生化和以“膜法”、
ꢀ“
热法”为代表的物化水处理操作单元相结合。工业废水中有机物不仅对微生物有巨大的毒害作用，而且会污染膜系统和蒸发结晶系统，因此工业废水有机物是水处理过程中的难点。吸附法对有机物的去除效率高、是去除有机物行之有效的办法。
[0003]吸附法的核心是吸附材料，中国专利CN101274269A公开了一种吸附树脂的制备方法，该吸附树脂比表面积为，平均孔径1.97~2.09nm，微孔面积孔径占比＞60%，该吸附树脂有以下缺点：1、使用强致癌溶剂氯甲醚，不利于绿色环保的理念。
[0004]2、孔径分布以微孔为主，不利于中大分子尺寸的有机物的吸附。动力学性能差。不利于动态吸附操作过程。
[0005]3、比表面积还不够大，吸附位点少，吸附容量偏低。
[0006]因此、目前需要开发一种无氯甲醚参与反应的高比表面积吸附树脂、且孔径分布合理，微介孔均有较大比表面积，此类树脂在有机废气、有机废水的处理中大有可为。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种多级孔径分布的高比表面积吸附树脂、制备方法及其应用。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种多级孔径分布的高比表面积吸附树脂，所述吸附树脂平均孔径为2.7nm~9.3nm，微孔面积占比表面积的比例为20%~50%，比表面积为，孔容为。
[0009]进一步地，所述吸附树脂平均孔径为2.7nm~9.3nm。例如，所述吸附树脂平均孔径为2.7nm、2.8nm、3nm、3.5nm、4nm、4.5nm、5nm、5.5nm、6nm、6.5nm、7nm、7.5nm、8nm、8.5nm、9nm或9.3nm。
[0010]进一步地，所述吸附树脂的微孔面积占比表面积的比例为20%~50%。例如，所述吸附树脂的微孔面积占比表面积的比例为20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%。微孔孔径大于0且小于2nm。介孔孔径为2~50nm。
[0011]进一步地，所述吸附树脂的比表面积为。例如，所述吸附树脂的
比表面积为、、、、、、、、或。
[0012]进一步地，所述吸附树脂的孔容为。例如，所述吸附树脂的孔容为、、、、、、或。
[0013]进一步地，所述吸附树脂含水率30wt%~70wt%。例如，所述吸附树脂含水率30wt%、35wt%、40wt%、45wt%、50wt%、55wt%、60wt%、65wt%或70wt%。
[0014]本专利技术中，所述多级孔径分布包括微孔分布和介孔分布。例如，多级孔径分布指的是微孔分布和介孔分布。
[0015]进一步地，微孔面积占比表面积的比例为30%~50%，比表面积为。
[0016]一种制备如上任一所述的多级孔径分布的高比表面积吸附树脂的方法，包括以下步骤：1）取单体，加入脱阻剂，去除其中的阻聚剂，与致孔剂和引发剂混合作为油相。所述单体为双不饱和单体和单不饱和单体的混合物，代表性的为商业二乙烯苯、单体中二乙烯苯浓度在50wt%~99wt%，所述脱阻剂为氢氧化钠、碱性离子交换树脂或其他碱性物质，所述致孔剂为良溶剂或不良溶剂，代表性的为甲苯、正庚烷、汽油、溶剂油、液蜡或多元醇等，致孔剂体积占油相总体积的比例在20%~80%，所述引发剂为偶氮类或有机过氧化物等，引发剂用量占单体用量比例为0.1%~2%。
[0017]2）取纯水，加入分散剂，溶解后，加入防乳化剂配置为水相。分散剂重量为水重量的0.1%~2%，防乳化剂重量为水重量的：0.1%~1%，分散剂为聚乙烯醇或明胶，防乳化剂为次甲基蓝。
[0018]3）取油相加入水相中静止0.2~5min，油相水相体积比为1:1~1:7；开启搅拌，调节转速待油相稳定分散为0.2~1.0mm的油珠后，升温聚合。升温速率为：2~8℃/10min升温至50℃，再以0.1~5℃/5min升温至78℃，保温1~5h，2~8℃/10min升温速率升温至85℃，保温2~8h，2~8℃/10min升温速率升温至89~99℃，保温3~10h。
[0019]4）反应完成后过滤、洗涤，筛分得到0.2mm~1.2mm （60目~18目）的初始聚合物。对初始聚合物采取水蒸汽汽提或有机溶剂洗涤的方式去除致孔剂。去除致孔剂后的初始聚合物经过干燥后备用。有机溶剂主要包括石油醚、丙酮、甲缩醛等，干燥方式主要为：气流干燥、流化床干燥、真空干燥或超临界干燥。
[0020]5）干燥后的初始聚合物经其2~15倍重量的有机溶剂充分溶胀2~12h后，加入初始聚合物0.1~0.6倍重量的路易斯酸，充分溶解后，以1℃/min升温至38~120℃，保温2~12h。有机溶剂为：二氯甲烷、三氯甲烷、硝基苯或二氯乙烷，所述的路易斯酸为：无水三氯化铝、无水氯化锌、无水氯化锡、无水三氯化铁等。
[0021]6）反应完成后的中间品经过滤、洗涤后得到成品。 洗涤方式：甲醇或乙醇洗涤至清澈透亮、稀盐酸洗涤清澈透亮、纯水洗涤至pH＞4，得到所述的多级孔径分布的吸附树脂。
[0022]进一步地，步骤1）中，致孔剂体积占油相总体积的比例为20%~80%。例如，致孔剂体积占油相总体积的比例为20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%或80%。
[0023]进一步地，步骤1）中，引发剂质量占单体质量比例为0.1%~2%。例如，引发剂质量占
单体质量比例为0.1%、0.35%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.3%、1.5%、1.7%或2%。
[0024]进一步地，步骤1）中，所述单体为双不饱和单体和单不饱和单体的混合物，单体中二乙烯苯浓度在50wt%~99wt%。例如，单体中二乙烯苯浓度为50wt%、55wt%、60wt%、65wt%、70wt%、75wt%、80wt%、85wt%、90wt%、95wt%或99wt%。
[0025]进一步地，步骤2）中，所述分散剂重量为水重量的0.1%~2%。例如，所述分散剂重量为水重量的0.1%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%或2%。
[0026]进一步地，步骤2）中，防乳化剂重量为水重量的：0.1%~1%。例如，防乳化剂重量为水重量的：0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%或1%。
[0027]进一步地，步骤2）中，防乳化剂为0.05~0.5wt%次甲基蓝。本专利技术还提供所述的吸附树脂的应用，所述吸附树脂用于工业废水预处理或处理装置；生化进水的减毒装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级孔径分布的高比表面积吸附树脂，其特征在于，所述吸附树脂平均孔径为2.7nm~9.3nm，微孔面积占比表面积的比例为20%~50%，比表面积为，孔容为。2.如权利要求1所述的一种多级孔径分布的高比表面积吸附树脂，其特征在于，孔分布具有多峰分布的特征；所述吸附树脂采用自由基聚合和傅克反应两步法制备。3.如权利要求1所述的一种多级孔径分布的高比表面积吸附树脂，其特征在于，所述多级孔径分布包括微孔分布和介孔分布，所述吸附树脂含水率30wt%~70wt%；微孔面积占比表面积的比例为30%~50%，比表面积为。4.一种制备如权利要求1所述的多级孔径分布的高比表面积吸附树脂的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）取单体，加入脱阻剂，去除其中的阻聚剂，与致孔剂和引发剂混合作为油相；2）取纯水，加入分散剂，溶解后，加入防乳化剂配置为水相；3）取油相加入水相中静止0.2~5min，油相水相体积比为1:1~1:7；开启搅拌，调节转速待油相稳定分散为0.2~1.0mm的油珠后，升温聚合；4）反应完成后过滤、洗涤，筛分得到0.2mm~1.2mm的初始聚合物；对初始聚合物采取水蒸汽汽提或有机溶剂洗涤的方式去除致孔剂；去除致孔剂后的初始聚合物经过干燥后备用；5）干燥后的初始聚合物经其2~15倍重量的有机溶剂溶胀2~12h后，加入初始聚合物0.1~0.6倍重量的路易斯酸，溶解后，升温至38~120℃，保温2~12h；6）反应完成后的中间品经过滤、洗涤后得到所述的多级孔径分布的吸附树脂。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤1）中，所述单体为双不饱和单体和单不饱和单体的混合物，所述脱阻剂为氢氧化钠或碱性离子交换树脂，所述致孔剂为甲苯、正庚烷、汽油、溶剂油、液蜡或多元醇，致孔剂体积占油相总体积的比...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晨明，向波，李玉平，曹宏斌，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：