非苯乙烯骨架吸附树脂的化学改性及性能研究

摘要

超高交联吸附树脂具有较大的比表面积、较高的机械强度、优异的吸附性能以及良好的溶胀性能,广泛地应用于环境保护、制药、分析等领域。近年来随着超高交联树脂新品种的不断增多,对不同骨架超高交联树脂的研究也逐渐成为一个热点。本实验室以二氯甲基芳烃化合物自聚或与芳烃小分子共聚制备了一类新型非苯乙烯型超高交联吸附树脂骨架。本文在此基础上对树脂进行了化学修饰,得到了胺基、甲氧基和乙酰氧基树脂,并考察了胺基树脂对间苯二酚的吸附性能。主要研究内容包括：
　　 ⑴采用氯甲基化的BE-XDC树脂(苯和1,4-二氯甲基苯的共聚物)为原材料与二乙烯三胺反应得到二乙烯三胺树脂。红外图谱显示,1307cm-1和1348cm-1处出现与苯环相连的次甲基上C-N键的伸缩振动吸收峰,证明二乙烯三胺基已经成功接枝到树脂上。二乙烯三胺树脂的交换容量达到6.71mmol/g。比表面积和孔径分析显示树脂的比表面积达到359m2/g,树脂的孔径更加集中,主要分布在低端介孔。
　　 ⑵采用氯甲基化的BE-XDC树脂与甲醇钠反应得到甲氧基树脂。氯甲基化BE-XDC树脂水解后与乙酸酐反应得到乙酰氧基树脂。红外图谱显示,甲氧基树脂在1096 cm-1有强吸收为C-O-C的伸缩振动吸收峰,乙酰氧基树脂在1746 cm-1有C=O的伸缩振动吸收峰,和1256 cm-1有C-O-C的碳氧不对称振动吸收峰,证明甲氧基和乙酰氧基被成功接枝到树脂上。元素分析结果显示,甲氧基树脂和乙酰氧基树脂的功能基含量达到4.44mmol/g、1.98mmol/g。比表面和孔径分析显示甲氧基树脂和乙酰氧基树脂的比表面积分别达到538m2/g、502m2/g,树脂的孔径分布均较集中,且主要集中于低端介孔。
　　 ⑶二乙烯三胺树脂对间苯二酚的静态吸附研究表明:该树脂对间苯二酚具有良好的吸附效果,吸附量高达206.9mg/g,明显高于国内外用于酚类吸附的XAD-4树脂(142.1mg/g)。二乙烯三胺树脂和XAD-4树脂对水溶液中间苯二酚的吸附可以很好的用Freundlich和Langmuir方程拟合。胺基树脂对间苯二酚的吸附是由物理吸附和化学吸附共同作用的结果。二乙烯三胺树脂对间苯二酚的吸附焓变为负值,表明吸附是放热过程。吉布斯自由能变为负值,表明吸附过程为自发过程。树脂的动态吸附实验表明胺基树脂达到吸附平衡较快仅需要50min,而XAD-4树脂则需要240min。
　　 ⑷对非苯乙烯型超高交联树脂的功能化修饰,不仅增加了树脂的种类,还扩宽了该类树脂的应用领域。非苯乙烯型超高交联树脂有望在废水的资源化利用、中草药的富集与纯化等领域得到应用。