本发明属于高分子材料,更具体地说,是涉及一种高吸附容量的改性离子交换树脂及其在废水中的应用。
背景技术:
1、阳离子交换树脂是一种具有网状立体结构的高分子化合物,广泛应用于多个领域,包括电力、石油、化工、电子、食品发酵、饮用水、医药、生物医药、有色金属、新能源、军事和钢铁等。这些树脂能够进行离子交换反应,表现出“离子交换容量”,即每克干树脂或每毫升湿树脂所能交换的离子的毫克当量数。阳离子交换树脂的总交换容量、工作交换容量和再生交换容量是其重要的性能指标。
2、总的来说,阳离子交换树脂因其独特的选择性、交换容量和耐用性,在多个行业中发挥着重要作用,并且通过不断的技术创新和产品升级,其应用范围和市场规模预计将进一步扩大。
3、然而,传统的丙烯酸阳离子树脂在实际应用中存在一些局限性,如颗粒易聚集、流动性差,这不仅影响了树脂的填装效率,也限制了其在动态系统中的性能表现。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高吸附容量的改性离子交换树脂及其在废水中的应用,该改性离子交换树脂具有较高的分散性,流动性强,在填装过程中更为便捷,减少了填装困难的问题。
2、本申请提供的技术方案为一种高吸附容量的改性离子交换树脂,包括:所述树脂通过共聚反应改性,所述共聚反应包括将非离子表面活性剂与聚丙烯酸单体共聚,以形成具有增强分散性的改性树脂;所述改性离子交换树脂形态为球状小颗粒。
3、其中,所述非离子表面活性剂选自聚乙二醇型非离子表面活性剂、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺或聚醚类中的一种或多种。
4、其中,所述改性树脂的制备方法包括以下步骤:
5、a.将非离子表面活性剂、聚丙烯酸单体和交联剂混合,加入引发剂,在一定温度和压力下进行共聚反应;
6、b.将共聚反应产物分离、洗涤和干燥,得到初始聚合物;
7、c.将初始聚合物与硫酸混合,以2-3℃/min的升温速率升温至130-150℃,保温反应12-18h;
8、d.降温,洗涤,过滤,烘干,得到所述改性离子交换树脂。
9、其中,所述聚丙烯酸单体包括:衣康酸烯丙脂、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、衣康酸和丙烯酸羟乙酯中的一种或多种。
10、其中,所述步骤d中洗涤过程包括,将改性离子交换树脂与非离子表面活性剂混合搅拌1-2h后,进行冲洗。
11、其中,所述交联剂为二乙烯苯、甘油、三聚氰胺或乙二醇二缩水甘油醚中的一种。
12、其中,所述改性离子交换树脂为粒径在0.3-1.25mm之间的球状小颗粒。
13、其中,所述改性离子交换树脂的含水量为45%-60%。
14、本申请提供的另一方案为一种使用上述任一项所述的高吸附容量的改性离子交换树脂进行污水处理的方法,该方法包括将所述改性离子交换树脂用于去除污水中的污染物。
15、其中,所述污水处理包括:工业废水处理或金属回收。
16、本发明的有益效果在于:通过引入非离子表面活性剂来改性丙烯酸阳离子树脂,非离子表面活性剂的引入,可以在树脂颗粒表面形成一层保护膜,减少颗粒间的直接接触和摩擦,从而有效防止颗粒抱团。在聚合反应完成后,通过彻底的清洗过程去除多余的表面活性剂,确保树脂表面的清洁,同时保留足够的改性效果。这种改性后的树脂在填装过程中更为便捷,可以直接倾倒,减少了因颗粒聚集而造成的装填困难和效率低下的问题。
1.一种高吸附容量的改性离子交换树脂,其特征在于,包括:所述树脂通过共聚反应改性,所述共聚反应包括将非离子表面活性剂与聚丙烯酸单体共聚,以形成具有增强分散性的改性树脂;所述改性离子交换树脂形态为球状小颗粒。
2.根据权利要求1所述的高吸附容量的改性离子交换树脂,其特征在于,所述非离子表面活性剂选自聚乙二醇型非离子表面活性剂、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺或聚醚类中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的高吸附容量的改性离子交换树脂,其特征在于,所述改性树脂的制备方法包括以下步骤:
4.根据权利要求3所述的高吸附容量的改性离子交换树脂,其特征在于,所述聚丙烯酸单体包括:衣康酸烯丙脂、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、衣康酸和丙烯酸羟乙酯中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的高吸附容量的改性离子交换树脂,其特征在于,所述步骤d中洗涤过程包括,将改性离子交换树脂与非离子表面活性剂混合搅拌1-2h后,进行冲洗。
6.根据权利要求3所述的高吸附容量的改性离子交换树脂,其特征在于,所述交联剂为二乙烯苯、甘油、三聚氰胺或乙二醇二缩水甘油醚中的一种。
7.根据权利要求1所述的高吸附容量的改性离子交换树脂,其特征在于,所述改性离子交换树脂为粒径在0.3-1.25mm之间的球状小颗粒。
8.根据权利要求1所述的高吸附容量的改性离子交换树脂,其特征在于,所述改性离子交换树脂的含水量为45%-60%。
9.一种使用权利要求1至8中任一项所述的高吸附容量的改性离子交换树脂进行污水处理的方法,其特征在于,该方法包括将所述改性离子交换树脂用于去除污水中的污染物。
10.根据权利要求9所述的污水处理方法,其特征在于,所述污水处理包括:工业废水处理或金属回收。