本發(fā)明涉及一種離子交換樹脂的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種納米纖維素復(fù)合聚苯乙烯多元共聚陽離子交換樹脂的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
離子交換樹脂是一類重要的吸附分離材料，結(jié)構(gòu)上屬于多孔性海綿狀固體高分子物質(zhì)，每個(gè)樹脂顆粒都由交聯(lián)的具有三維空間立體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)骨架構(gòu)成，在骨架上連接許多可以活動(dòng)的功能基。其不溶于一般的酸堿溶液及有機(jī)溶劑，可以用于水處理、食品制藥、石油化工以及環(huán)境保護(hù)等各種領(lǐng)域，在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。
目前，應(yīng)用最普遍的離子交換樹脂是聚苯乙烯骨架的樹脂，它具有原料易得、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)化成本低。然而該類樹脂的熱穩(wěn)定性低，受使用溫度影響較大，限制了其應(yīng)用范圍，并且化學(xué)穩(wěn)定性較差，機(jī)械強(qiáng)度不好，尤其是抗壓性能較差，這也影響了其使用壽命，因此提高其綜合性能十分必要。CN201310172597引入了長鏈柔性單體甲基丙烯酸十八酯與苯乙烯共聚，從而提高離子交換樹脂微球的抗壓強(qiáng)度，然而這種方法僅能提升聚苯乙烯樹脂的抗壓性能，無法全面改善其均一性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等綜合性能，難以滿足當(dāng)前對更高質(zhì)量離子交換樹脂的需求，應(yīng)用范圍有限。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種熱穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、孔徑分布均勻、交換容量高的納米纖維素復(fù)合聚苯乙烯多元共聚陽離子交換樹脂的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種納米纖維素復(fù)合聚苯乙烯多元共聚陽離子交換樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于，該方法包括以下具體步驟：
（1）水相的制備，所述的水相由下述重量份的原料制得：十二烷基二甲基甜菜堿0.1-0.15，聚乙二醇0.5-1，聚山梨酯-80 0.1-0.2，水溶性羊毛脂0.3-0.5，羥丙基淀粉0.3-0.5,水80-100，所述水相的制備過程是先將聚山梨酯-80和十二烷基二甲基甜菜堿加入水中攪拌10-15min，然后加入其余原料攪拌溶解完全，即得水相；
（2）油相的制備，所述的油相由下述重量份的原料制得：苯乙烯40-60，二乙烯苯5-10，過氧化苯甲酰0.5-1，甲基丙烯酸甲酯3-5，乙烯基三甲氧基硅烷3-5，納米纖維素1-2，液體石蠟2-4，辛酸/癸酸甘油三酯0.5-1，所述油相的制備過程是先將苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基三甲氧基硅烷和辛酸/癸酸甘油三酯混合并于40-60℃攪拌0.5-1h，然后加入其余原料混合均勻，即得油相；
（3）復(fù)合樹脂微球的制備，將步驟（2）中的油相緩慢倒入步驟（1）中的水相中，先于65-75℃攪拌反應(yīng)1-2h，然后升溫至85-95℃，先攪拌反應(yīng)2-4h，然后保溫反應(yīng)4-6h，反應(yīng)結(jié)束后將得到的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過抽濾、洗滌、干燥，即得復(fù)合樹脂微球，所述油相與水相的重量比為1:6-1:8；
（4）離子交換樹脂的合成，將（3）中的復(fù)合樹脂微球按重量比1:1-1:1.5與二氯乙烷混合浸泡10-15min，然后加入90-95%的濃硫酸80-85℃攪拌反應(yīng)6-8h，所述的濃硫酸與復(fù)合樹脂微球的重量比為6:1-8:1，蒸餾回收二氯乙烷后再加入40-50%的硫酸溶液25-35℃攪拌1-2h，所述的硫酸溶液與復(fù)合樹脂微球的重量比為4:1-5:1，倒去酸液并反復(fù)洗滌后即得納米纖維素復(fù)合聚苯乙烯多元共聚陽離子交換樹脂。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
本發(fā)明一方面利用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三甲氧基硅烷進(jìn)行交聯(lián)共聚制備樹脂微球骨架，提升離子交換樹脂的耐熱性、抗壓性和穩(wěn)定性，一方面通過水相、油相助劑的選擇與納米纖維素的復(fù)合增效作用，改善離子交換樹脂的均一性，并提高離子交換容量，使制得的聚苯乙烯多元共聚陽離子交換樹脂既具有良好的耐高溫、耐化學(xué)穩(wěn)定性，適用范圍廣，同時(shí)機(jī)械強(qiáng)度高，孔徑均勻性好，離子交換容量高，尤其對重金屬污染物吸附性能好，適用于重金屬廢水的處理。
具體實(shí)施方式
一種納米纖維素復(fù)合聚苯乙烯多元共聚陽離子交換樹脂的生產(chǎn)方法，方法包括以下具體步驟：
（1）水相的制備，所述的水相由下述重量份的原料制得：十二烷基二甲基甜菜堿0.1，聚乙二醇0.5，聚山梨酯-80 0.1，水溶性羊毛脂0.3，羥丙基淀粉0.3,水80，所述水相的制備過程是先將聚山梨酯-80和十二烷基二甲基甜菜堿加入水中攪拌10-15min，然后加入其余原料攪拌溶解完全，即得水相；
（2）油相的制備，所述的油相由下述重量份的原料制得：苯乙烯40，二乙烯苯5，過氧化苯甲酰0.5，甲基丙烯酸甲酯3，乙烯基三甲氧基硅烷3，納米纖維素1，液體石蠟2，辛酸/癸酸甘油三酯0.5，所述油相的制備過程是先將苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基三甲氧基硅烷和辛酸/癸酸甘油三酯混合并于40℃攪拌0.5h，然后加入其余原料混合均勻，即得油相；
（3）復(fù)合樹脂微球的制備，將步驟（2）中的油相緩慢倒入步驟（1）中的水相中，先于65℃攪拌反應(yīng)1h，然后升溫至85℃，先攪拌反應(yīng)2h，然后保溫反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后將得到的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過抽濾、洗滌、干燥，即得復(fù)合樹脂微球，所述油相與水相的重量比為1:6；
（4）離子交換樹脂的合成，將（3）中的復(fù)合樹脂微球按重量比1:1與二氯乙烷混合浸泡10min，然后加入90%的濃硫酸80℃攪拌反應(yīng)6h，所述的濃硫酸與復(fù)合樹脂微球的重量比為6:1，蒸餾回收二氯乙烷后再加入40%的硫酸溶液25℃攪拌1h，所述的硫酸溶液與復(fù)合樹脂微球的重量比為4:1，倒去酸液并反復(fù)洗滌后即得納米纖維素復(fù)合聚苯乙烯多元共聚陽離子交換樹脂。
上述制得的離子交換樹脂性能測試結(jié)果如下：
磨后圓球率：≥95%；
使用該樹脂處理Pb2+初始濃度為1.5mmol/L、pH＝5.0的模擬污水，樹脂用量為0.3g/L時(shí)，30℃靜態(tài)吸附時(shí)間為8hr，去除率為97.8%。
將樹脂置于95℃恒溫水浴中保溫48h，交換容量損失率≤3%。