專利名稱：磁性膨脹吸附樹脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬功能高分子材料和功能復合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁性膨脹吸附樹脂及其制備方法。
背景技術(shù)：
吸附樹脂和膨脹樹脂均屬功能高分子材料。近年的發(fā)展證明水凝膠膨脹材料對金屬離子如重金屬離子等具有選擇性超強吸附能力和超大吸附容量，所以，水凝膠膨脹材料又成為膨脹吸附材料。謝建軍等用反相懸浮聚合法合成了聚丙烯酸/丙烯酰胺水凝膠 (PAAAM)膨脹吸附材料，用于Cu (II)、Ni (II)、Co (II)的吸附分離；還合成了聚丙烯酸鈉水凝膠(PAAS)膨脹吸附材料，研究了在單一和混合重金屬離子硝酸鹽溶液中的吸液性能， 也研究了其對 Pb (II)，Cd (II)，Ni (II)，Cu (II)，Zn (II)，Mn (II)，Cr (III)的吸附性能。以上合成的(PAAAM)和(PAAS)均無磁性，不便與從水體中分離出來。中國專利申請?zhí)?201010284643和200710072462的專利申請公開了以水凝膠為模板，以Fe (III)、Fe (II)為原料制備四氧化三鐵納米粒子的方法。顯然這種方法是通過吸附鐵離子后發(fā)生化學反應來制備磁性粒子，而非磁性水凝膠，且存在分子內(nèi)吸附基團被鐵飽和、吸附量不大的限制，難以對水凝膠磁性強弱進行大幅調(diào)整，制備操作復雜，條件難以控制，將其用于富集和分離金屬離子的應用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種膨脹度高，吸附能力強的磁性膨脹吸附樹脂及其制備方法。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
一種磁性膨脹吸附樹脂，它由包含重量份分別為大于零且小于等于50份的磁性粉體、 50. O 100. O份的水溶性乙烯類不飽和單體、及O. I 2. O份的交聯(lián)劑通過聚合反應復合 。上述方案中，所述磁性粉體選自鐵磁性礦物或通過加工后成為磁性礦物的物質(zhì)或?qū)㈣F離子吸附于水凝膠中，原位制備的粉狀磁性物質(zhì)，所述磁性粉體的平均粒徑為O. I 150 μ m0上述方案中，所述磁性粉體的平均粒徑為I. 0-100 μ m。上述方案中，所述水溶性乙烯類不飽和單體的重量份為70. O 100. O份。上述方案中，所述水溶性乙烯類不飽和單體為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，丙烯酰胺，或丙烯酸中的一種或者任意兩種以上的混合，混合時以任意比例混合。上述方案中，所述交聯(lián)劑包括每分子至少含二個可聚合的不飽和基團，所述交聯(lián)劑為N，N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺。一種磁性膨脹吸附樹脂的制備方法，它包括以下步驟
I)將重量份分別為大于零且小于等于50份的磁性粉體、50. O 100. O份的水溶性乙烯類不飽和單體、O. I 2. O份的交聯(lián)劑、O. 05 10. O份的引發(fā)劑、以及水混合，得到混合物料，其中，水與水溶性乙烯類不飽和單體混合得到水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液的質(zhì)量百分濃度為15% 40%，將所述混合物料進行分散；
2)使上述分散后的混合物料于10 80°C加熱I 3小時，再升高溫度至70 90°C 反應I 5小時進行熟化，得到膠狀聚合產(chǎn)物；
3)將上述膠狀聚合產(chǎn)物切碎、干燥、粉碎后得粒狀或粉狀的磁性膨脹吸附樹脂。一種磁性膨脹吸附樹脂的制備方法，它包括以下步驟
1)將重量份分別為大于零且小于等于50份的磁性粉體、50.O 100. O份的水溶性乙烯類不飽和單體、O. I 2. O份的交聯(lián)劑、O. 05 10. O份的引發(fā)劑、以及水混合，得到混合物料，其中，水與水溶性乙烯類不飽和單體混合得到水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液的質(zhì)量百分濃度為15% 30% ；
2)在10 80°C將所述混合物料進行分散，得到水相混合物；
3)將懸浮分散劑分散于非極性溶劑中，所述懸浮分散劑的質(zhì)量百分濃度為O.1% 10%，然后除氧，形成油相；
4)將步驟2)得到的水相混合物滴加到上述油相中，攪拌，在10 80°C下反應2 7 小時；
5)將上述反應產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥即得所述磁性膨脹吸附樹脂。上述方案中，所述引發(fā)劑為水溶性自由基聚合引發(fā)劑或水溶性氧化還原引發(fā)劑， 所述水溶性自由基聚合引發(fā)劑包括過硫酸鹽。一種磁性膨脹吸附樹脂的制備方法，它包括以下步驟
1)將重量份分別為大于零且小于等于50份的磁性粉體、50.O 100. O份的水溶性乙烯類不飽和單體、O. I 2.0份的交聯(lián)劑、以及適量的水混合，得到混合物料，其中，水與水溶性乙烯類不飽和單體混合得到水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液的質(zhì)量百分濃度為15% 35%，將所述混合物料進行分散；
2)在室溫下，使上述分散后的混合物料在紫外光輻照下反應2 3小時后，再升高溫度至70 90°C反應I 3小時進行熟化，得到膠狀聚合產(chǎn)物；
3)將上述膠狀聚合產(chǎn)物切碎、干燥、粉碎后得粒狀或粉狀的磁性膨脹吸附樹脂。一種磁性膨脹吸附樹脂的制備方法，它包括以下步驟
1)將重量份分別為大于零且小于等于50份的磁性粉體、50.O 100. O份的水溶性乙烯類不飽和單體、O. I 2.0份的交聯(lián)劑、以及水混合，得到混合物料，其中，水與水溶性乙烯類不飽和單體混合得到水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液的質(zhì)量百分濃度為15% 30% ；
2)在10 80°C將所述混合物料進行分散，得到水相混合物；
3)將懸浮分散劑分散于非極性溶劑中，所述懸浮分散劑的質(zhì)量百分濃度為O.1% 10%，然后除氧，形成油相；
4)將步驟2)得到的水相混合物滴加到上述油相中，攪拌，在紫外光輻照下反應2 3 小時后，停止輻照，再升高溫度至40 90°C反應2 7小時；
5)將上述反應產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥即得所述磁性膨脹吸附樹脂。本發(fā)明的有益效果是在水體中或土壤中或固液懸浮(混合)體系中利用高分子網(wǎng)絡擴張過程增強對金屬離子如重金屬離子等進行膨脹吸附富集，同時具有容易被磁鐵或磁選機械從水體、土壤、固液懸浮體系中分離出來，制造方法簡單、成本低，膨脹度高，能廣泛用于流動床或選礦設(shè)備進行自動化大規(guī)模金屬離子分離，適合于環(huán)境保護、污染治理、生物分離、選礦等行業(yè)應用。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。下面首先詳細介紹本發(fā)明以下所有實施例中所涉及的磁性粉體、水溶性乙烯類不飽和單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、反應介質(zhì)及助劑。I.磁性粉體
磁性粉體主要指含鐵磁性礦物的粉體、鐵粉，或通過加工后成為磁性礦物的物質(zhì)，如 將赤鐵礦還原得到的磁性產(chǎn)物等，或?qū)㈣F離子吸附于水凝膠中，原位制備的粉狀磁性物質(zhì)。 平均粒徑為O. I 150 μ m，優(yōu)選為I. 0-100 μ m。鐵磁性礦物本身具有較強的磁性，在外磁場作用下磁化強度很大，磁鐵礦是典型的鐵磁性礦物。調(diào)節(jié)磁性粉體含量多少可調(diào)節(jié)磁性水凝膠磁性強弱，其添加量為重量份大于零且小于等于50份，優(yōu)選為I. O 30. O份。2.水溶性乙烯類不飽和單體
水溶性乙烯類不飽和單體是形成水凝膠的主體，也是帶來吸附基團，產(chǎn)生吸附性能的主要內(nèi)因。典型的水溶性離子型乙烯類不飽和單體是丙烯酸或甲基丙烯酸及其衍生物。 典型的非離子型單體是丙烯酰胺及其衍生物。其中優(yōu)選的是水溶性乙烯類不飽和單體為 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(以下簡稱AMPS)，丙烯酰胺(以下簡稱AM)，丙烯酸(以下簡稱 AA)其中I種、2種或2種以上這些單體混合物，若為混合物時，其混合比例不限，其用量為重量份50. O 100. O份，優(yōu)選為70. 0-100. O份。3.交聯(lián)劑
交聯(lián)劑分子中至少含二個可聚合的不飽和基團，這些交聯(lián)劑使水凝膠在體相中形成交聯(lián)或輕度交聯(lián)的三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)其用量可調(diào)節(jié)其凝膠強度和吸水能力。典型的交聯(lián)劑有N, N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺,用量為重量份O. I 2. O份。4.引發(fā)劑
適合水溶液聚合法或反相懸浮聚合法的水溶性自由基聚合引發(fā)劑為過硫酸鹽，如過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨，這些水溶性弓I發(fā)劑可以混合使用。也可以和還原性物質(zhì)如亞鐵離子、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉等配合成氧化還原體系使用。配合使用時各成份配比由化學反應方程式的計量關(guān)系確定。引發(fā)劑用量為重量份O. 05 10. O份，優(yōu)選O. I 2. O份。引發(fā)溫度為10°C 80°C，單一引發(fā)劑優(yōu)選65°C 75°C，氧化還原引發(fā)劑優(yōu)選溫度為20°C 50。。。5.反應介質(zhì)和助劑
采用水溶液聚合法時，反應介質(zhì)為水；采用反相懸浮聚合法時，反應介質(zhì)為非極性溶劑，如環(huán)己烷、煤油等。同時添加表面活性劑如op，斯盤，或吐溫做懸浮分散劑進行懸浮分散，添加量為質(zhì)量百分濃度O. 1% 10. 0%。以下所有實施例中提到的分散方法可以選用高速攪拌機進行攪拌分散、或用膠體磨進行分散，或采用超聲波進行超聲分散。本發(fā)明中，采用如下方法測定和計算吸蒸餾水、自來水及生理鹽水的膨脹度
稱取O. 5 I. Og干燥處理后的粒狀材料置于500-1000ml燒杯中，加入450 900ml
蒸餾水或自來水或稱取O. 5 I. Og干燥處理后的粒狀材料置于150ml燒杯中加入IOOml O. 9%NaCl溶液，靜置24小時后，用100目網(wǎng)篩將多余的水濾去，稱出凝膠質(zhì)量，按下式計算膨脹度
膨脹度=(凝膠質(zhì)量一干凝膠質(zhì)量)/干凝膠質(zhì)量
本發(fā)明中，根據(jù)不同的金屬離子，采用不同分析測試方法測定金屬離子濃度變化，用吸附量(mg/g干樹脂)表征吸附能力。由本發(fā)明制備的磁性膨脹吸附樹脂，具有IO 300倍膨脹度，對Cu (II)、Cd (II)、 Pb (II)、Zn (II)、Cr (III)、Hg (II)、As (III)等有強吸附能力，易用磁技術(shù)進行分離。實施例I :
于IOOOml燒杯中，加入AMPS7AM各50g，加水配制成質(zhì)量百分濃度為40 %的水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，攪拌下加入N，N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺(交聯(lián)劑)O. lg、過硫酸鉀 O. 05克，攪拌溶解，再將平均粒徑10. O μ m、品位大于TFe50%的磁鐵礦粉I. Og加入其中， 75°C攪拌分散5分鐘；上述分散后的混合物料降溫至10°C反應3小時后，再升高至80°C反應I小時，得到凝膠(膠狀聚合產(chǎn)物);生成的凝膠切碎至2 10mm，于真空條件下40°C干燥 5小時至含水量小于10wt%，經(jīng)機械粉碎到O. I 5. 0mm，最終得到顆粒狀磁性膨脹吸附樹脂成品，其膨脹度為80 90，對Cd (II),Cu (II), Cr (III)的吸附量為20 400mg/g干樹脂，說明膨脹吸附容量大，吸附能力強。實施例2
于IOOOml燒杯中，加入20g AMPS，80g AM，加水配制成質(zhì)量百分濃度為20%的水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，攪拌下加入N，N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺2. 0g、過硫酸鉀l.Og、 亞硫酸氫鈉I. Og,攪拌溶解，再將平均粒徑100. O μ m、品位大于TFe20%磁鐵礦粉3. Og加入其中，70°C攪拌分散15分鐘；上述分散后的混合物料降溫至50°C反應3小時后，再升高至 70°C反應3小時，得到凝膠(膠狀聚合產(chǎn)物)；生成的凝膠切碎至2 10mm，80°C真空干燥3 小時至含水量小于IOwt %，經(jīng)機械粉碎到O. I 5. 0mm，最終得到顆粒狀磁性膨脹吸附樹脂成品，其膨脹度為10 30，對Cd (II),Cu (II),Pb (II)的吸附量為20 400mg/g干樹脂， 說明膨脹吸附容量大，吸附能力強。實施例3
于IOOOml燒杯中，加入20g AMPS，60g AM, 20g AA，加水配制成質(zhì)量百分濃度為15%的水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，攪拌下加入N，N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺l.Og、過硫酸鈉10. O克，攪拌溶解，再將平均粒徑80. O μ m、品位大于TFe30%磁鐵礦粉30. Og加入其中， 70°C超聲分散15分鐘；上述分散后的混合物料降溫至20°C，經(jīng)過膠體磨分散，再反應3小時后，再升高至90°C反應5小時，得到凝膠(膠狀聚合產(chǎn)物)；生成的凝膠切碎至2 10mm， 70°C干燥4小時至含水量小于10wt%,經(jīng)機械粉碎到O. I 5. Omm,最終得到顆粒狀磁性膨脹吸附樹脂成品，其膨脹度為200 300，對Cd (II), Cu (II), Pb (II)的吸附量為20 400mg/g干樹脂，說明膨脹吸附容量大，吸附能力強。實施例4 于IOOOml燒杯中，加入30g AMPS，40g AM，加水配制成質(zhì)量百分濃度為30%的水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，攪拌下加入N，N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺I. 5g、過硫酸銨5. O克， 攪拌溶解，再將平均粒徑40. O μ m、品位大于TFe50%磁鐵礦粉5. Og加入其中，70°C攪拌分散 15分鐘；上述分散后的混合物料降溫至65°C反應3小時后，再升高至70°C反應3小時，得到凝膠(膠狀聚合產(chǎn)物);生成的凝膠切碎至2 10mm, 120°C干燥3小時至含水量小于10wt%, 經(jīng)機械粉碎到O. I 5. 0_，最終得到顆粒狀磁性膨脹吸附樹脂成品，其膨脹度為20 30， 對Cd (II),Cu (II),Pb (II)的吸附量為20 400mg/g干樹脂，說明膨脹吸附容量大，吸附能力強。實施例5
于IOOOml燒杯中，加入25g AMPS，25g AM，加水配制成質(zhì)量百分濃度為30%的水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，攪拌下加入N，N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺I. 5g、過硫酸鉀5. O克， 攪拌溶解，再將平均粒徑I. O μ m、品位大于TFe50%磁鐵礦粉50. Og加入其中，70°C攪拌分散15分鐘；上述分散后的混合物料升溫至75V反應3小時后，再升高至90°C反應3小時， 得到凝膠(膠狀聚合產(chǎn)物)；生成的凝膠切碎至2 10mm，120°C干燥3小時至含水量小于 10wt%，經(jīng)機械粉碎到O. I 5. 0mm，最終得到顆粒狀磁性膨脹吸附樹脂成品，其膨脹度為 100 120，對Cd (II), Cu (II), Pb (II)的吸附量為20 400mg/g干樹脂，說明膨脹吸附容量大，吸附能力強。實施例6:
將平均粒徑48. O μ m，TFe60%鐵精粉(赤鐵礦)20g與足量炭粉(C粉)混合后在400 600°C進行磁化焙燒，得到磁鐵礦粉。于IOOOml燒杯中，加入60g AMPS，20g AM，20gAA，加水配制成質(zhì)量百分濃度為25% 的水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，攪拌下加入N，N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺I. 0g、過硫酸鉀O. I克，攪拌溶解，再將上法制備的磁鐵礦粉10. Og加入其中，70°C攪拌分散15分鐘；上述分散后的混合物料降溫至50°C反應3小時后，再升高至70°C反應3小時，得到凝膠(膠狀聚合產(chǎn)物);生成的凝膠切碎至2 10mm, 120°C干燥3小時至含水量小于10wt%,經(jīng)機械粉碎到O. I 5. 0mm，最終得到顆粒狀磁性膨脹吸附樹脂成品，其膨脹度為100 120，對Cd
(II)，Cu (II)，Pb (II)的吸附量為20 400mg/g干樹脂，說明膨脹吸附容量大，吸附能力強。實施例7
在室溫氮氣保護下，于IOOOml燒杯中，加入30g AMPS, IOg AM，lOgAA，加水配制成質(zhì)量百分濃度為25%的水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，攪拌下加入N，N’一亞甲基雙丙烯酰胺O. 6g、攪拌溶解，再加入氯化鐵和硫酸亞鐵各2. 5g，攪拌溶解后，將溶液用40w紫外燈光照射2小時，停止輻照，再升高至70°C反應3小時，得到凝膠(膠狀聚合產(chǎn)物);生成的凝膠切碎至2 10mm，加入質(zhì)量百分濃度為2%的堿液400ml浸泡12小時，濾出凝膠，90°C干燥8 小時至含水量小于IOwt %，經(jīng)機械粉碎到O. I 5. 0mm，最終得到顆粒狀磁性膨脹吸附樹脂成品，其膨脹度為20 30，對Zn (II)Xr (III)、Hg (II),As (III)的吸附量為20 400mg/ g干樹脂，說明膨脹吸附容量大，吸附能力強。實施例8
于IOOOml燒杯中，加入30g AMPS, IOg AM，IOg AA，加水配制成質(zhì)量百分濃度為30%的水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，攪拌下加入N，N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺O. 6g、攪拌溶解，再將平均粒徑150. O μ m、品位大于TFe50%磁鐵礦粉5. Og加入其中，攪拌溶解后，在室溫將溶液用40w紫外燈光照射2小時，停止輻照，再升高至70°C反應3小時，得到凝膠(膠狀聚合產(chǎn)物);生成的凝膠切碎至2 10mm, 90°C干燥8小時至含水量小于IOwt %,經(jīng)機械粉碎到
O.I 5. 0_，最終得到顆粒狀磁性膨脹吸附樹脂成品，其膨脹度為100 120，對Cd (II)， Cu (II)，Pb (II)的吸附量為20 400mg/g干樹脂，說明膨脹吸附容量大，吸附能力強。實施例9
將3g Span-60分散于環(huán)己烷中，該Span-60的質(zhì)量百分濃度為O. 1%。升溫至75°C，通氮氣驅(qū)除其中的氧氣，開啟攪拌使Span-60完全溶解，形成油相。于IOOml燒杯中，加入6. Og AMPS, 2. Og AM，2. OgAA，加水配制成質(zhì)量百分濃度為 30%的水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，攪拌下加入O. 2g N，N’一亞甲基雙丙烯酰胺、O. 2 克過硫酸鉀，攪拌溶解，再將I. Og平均粒徑20. O μ m、品位大于TFe30%磁鐵礦粉加入其中， 70°C攪拌分散15分鐘得水相混合物。再將水相混合物滴加到上述油相中，攪拌，在70°C下聚合2h。待溫度降至室溫，過濾得粒狀產(chǎn)物，用乙醇洗滌，于80°C真空干燥至含水量小于IOwt %，得到顆粒狀磁性膨脹吸附樹脂成品，其膨脹度為80 100，對Cd (II)，Cu (II)，Pb (II)的吸附量為20 400mg/ g干樹脂，說明膨脹吸附容量大，吸附能力強。實施例10
將3g op-10分散于煤油中，該op-10的質(zhì)量百分濃度為10%。常溫通氮氣驅(qū)除其中的氧氣形成油相。于IOOml燒杯中，加入3. Og AMPS, I. Og AM, I. OgAA，加水配制成質(zhì)量百分濃度為 15%的水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，攪拌下加入O. Olg N，N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺、
O.005g過硫酸鉀，攪拌溶解，再將O. Ig平均粒徑20. O μ m、品位大于TFe30%磁鐵礦粉加入其中，80°C攪拌分散15分鐘得水相混合物。再將水相混合物滴加到上述油相中，攪拌，在80°C下聚合5h。待溫度降至室溫， 過濾得粒狀產(chǎn)物，用甲醇洗滌，于120°C真空干燥至含水量小于IOwt%，得到顆粒狀磁性膨脹吸附樹脂成品，其膨脹度為100 120，對Cd (II)，Cu (II)，Pb (II)的吸附量為20 400mg/g干樹脂，說明膨脹吸附容量大，吸附能力強。實施例11
將3g吐溫分散于環(huán)己烷中、該吐溫的質(zhì)量百分濃度為5%。攪拌溶解，通氮氣驅(qū)除其中的氧氣形成油相。于IOOml燒杯中，加入3. Og AMPS, 2. Og AM，2. OgAA，加水配制成質(zhì)量百分濃度為 20%的水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，攪拌下加入O. Ig N，N’一亞甲基雙丙烯酰胺、O. 5 克過硫酸鉀，攪拌溶解，再將3. Og平均粒徑20. O μ m、品位大于TFe30%磁鐵礦粉加入其中， 50°C攪拌分散15分鐘得水相混合物。再將水相混合物滴加到上述油相中，攪拌，在40°C下聚合7h。待溫度降至室溫，過濾得粒狀產(chǎn)物，用乙醇洗滌，于80°C真空干燥至含水量小于10wt%得到顆粒狀磁性膨脹吸附樹脂成品，其膨脹度為250 260，對Cd (II)，Cu (II)，Pb (II)的吸附量為20 400mg/ g干樹脂，說明膨脹吸附容量大，吸附能力強。
實施例12
將3g吐溫分散于環(huán)己烷中、該吐溫的質(zhì)量百分濃度為6%。攪拌溶解，通氮氣驅(qū)除其中的氧氣形成油相。于IOOml燒杯中，加入3. Og AMPS, 3. Og AM, 3. OgAA，加水配制成質(zhì)量百分濃度為 20%的水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，攪拌下加入O. 2g N，N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺、I 克過硫酸鉀，攪拌溶解，再將5. Og平均粒徑20. O μ m、品位大于TFe30%磁鐵礦粉加入其中， 40°C攪拌分散15分鐘得水相混合物。再將水相混合物滴加到上述油相中，攪拌，將懸浮液用40w紫外燈光照射2小時， 停止輻照，升溫至50°C下聚合5h。待溫度降至室溫，過濾得粒狀產(chǎn)物，用乙醇洗滌，于40°C 真空干燥至含水量小于10wt%，得到顆粒狀磁性膨脹吸附樹脂成品，其膨脹度為290 300，對Cd (II),Cu (II),Pb (II)的吸附量為20 400mg/g干樹脂，說明膨脹吸附容量大， 吸附能力強。本發(fā)明所列舉的各原料，以及本發(fā)明各原料的上下限、區(qū)間取值，以及工藝參數(shù) (如溫度、濃度等)的上下限、區(qū)間取值都能實現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實施例。
權(quán)利要求
1.一種磁性膨脹吸附樹脂，其特征在于，它由包含重量份分別為大于零且小于等于50 份的磁性粉體、50. O 100. O份的水溶性乙烯類不飽和單體、及O. I 2. O份的交聯(lián)劑通過聚合反應復合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁性膨脹吸附樹脂，其特征在于，所述磁性粉體選自鐵磁性礦物或通過加工后成為磁性礦物的物質(zhì)或?qū)㈣F離子吸附于水凝膠中，原位制備的粉狀磁性物質(zhì)，所述磁性粉體的平均粒徑為O. I 150 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性膨脹吸附樹脂，其特征在于，所述磁性粉體的平均粒徑為 I. 0-100 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的磁性膨脹吸附樹脂，其特征在于，所述水溶性乙烯類不飽和單體的重量份為70. O 100. O份。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁性膨脹吸附樹脂，其特征在于，所述水溶性乙烯類不飽和單體為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，丙烯酰胺，或丙烯酸中的一種或者任意兩種以上的混合，混合時以任意比例混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁性膨脹吸附樹脂，其特征在于，所述交聯(lián)劑包括每分子至少含二個可聚合的不飽和基團，所述交聯(lián)劑為N，N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺。
7.一種制備如權(quán)利要求I所述的磁性膨脹吸附樹脂的方法，其特征在于，它包括以下步驟1)將重量份分別為大于零且小于等于50份的磁性粉體、50.O 100. O份的水溶性乙烯類不飽和單體、O. I 2. O份的交聯(lián)劑、O. 05 10. O份的引發(fā)劑、以及水混合，得到混合物料，其中，水與水溶性乙烯類不飽和單體混合得到水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液的質(zhì)量百分濃度為15% 40%，將所述混合物料進行分散；2)使上述分散后的混合物料于10 80°C加熱I 3小時，再升高溫度至70 90°C 反應I 5小時進行熟化，得到膠狀聚合產(chǎn)物；3)將上述膠狀聚合產(chǎn)物切碎、干燥、粉碎后得粒狀或粉狀的磁性膨脹吸附樹脂。
8.一種制備如權(quán)利要求I所述的磁性膨脹吸附樹脂的方法，其特征在于，它包括以下步驟1)將重量份分別為大于零且小于等于50份的磁性粉體、50.O 100. O份的水溶性乙烯類不飽和單體、O. I 2. O份的交聯(lián)劑、O. 05 10. O份的引發(fā)劑、以及水混合，得到混合物料，其中，水與水溶性乙烯類不飽和單體混合得到水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液的質(zhì)量百分濃度為15% 30% ；2)在10 80°C將所述混合物料進行分散，得到水相混合物；3)將懸浮分散劑分散于非極性溶劑中，所述懸浮分散劑的質(zhì)量百分濃度為O.1% 10%，然后除氧，形成油相；4)將步驟2)得到的水相混合物滴加到上述油相中，攪拌，在10 80°C下反應2 7 小時；5)將上述反應產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥即得所述磁性膨脹吸附樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑為水溶性自由基聚合弓I發(fā)劑或水溶性氧化還原引發(fā)劑，所述水溶性自由基聚合引發(fā)劑包括過硫酸鹽。
10.一種制備如權(quán)利要求I所述的磁性膨脹吸附樹脂的方法，其特征在于，它包括以下步驟1)將重量份分別為大于零且小于等于50份的磁性粉體、50.O 100. O份的水溶性乙烯類不飽和單體、O. I 2.0份的交聯(lián)劑、以及適量的水混合，得到混合物料，其中，水與水溶性乙烯類不飽和單體混合得到水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液的質(zhì)量百分濃度為15% 35%，將所述混合物料進行分散；2)在室溫下，使上述分散后的混合物料在紫外光輻照下反應2 3小時后，再升高溫度至70 90°C反應I 3小時進行熟化，得到膠狀聚合產(chǎn)物；3)將上述膠狀聚合產(chǎn)物切碎、干燥、粉碎后得粒狀或粉狀的磁性膨脹吸附樹脂。
11.一種制備如權(quán)利要求I所述的磁性膨脹吸附樹脂的方法，其特征在于，它包括以下步驟1)將重量份分別為大于零且小于等于50份的磁性粉體、50.O 100. O份的水溶性乙烯類不飽和單體、O. I 2. O份的交聯(lián)劑、以及水混合，得到混合物料，其中，水與水溶性乙烯類不飽和單體混合得到水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液，水溶性乙烯類不飽和單體的水溶液的質(zhì)量百分濃度為15% 30% ；2)在10 80°C將所述混合物料進行分散，得到水相混合物；3)將懸浮分散劑分散于非極性溶劑中，所述懸浮分散劑的質(zhì)量百分濃度為O.1% 10%，然后除氧，形成油相；4)將步驟2)得到的水相混合物滴加到上述油相中，攪拌，在紫外光輻照下反應2 3 小時后，停止輻照，再升高溫度至40 90°C反應2 7小時；5)將上述反應產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥即得所述磁性膨脹吸附樹脂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁性膨脹吸附樹脂及其制備方法。該樹脂由包含重量份分別為大于零且小于等于50份的磁性粉體、50.0～100.0份的水溶性乙烯類不飽和單體、及0.1～2.0份的交聯(lián)劑通過聚合反應復合而成。其制備方法主要是采用水溶液聚合法或反相懸浮聚合法制備。按本發(fā)明得到的磁性膨脹吸附樹脂，具有在水體或土壤或固液懸浮(混合)體系中對金屬離子如重金屬離子的吸附富集功能，同時具有容易被磁鐵或磁選機械分離出來的特點，制造方法簡單、成本低，膨脹度高，能廣泛用于流動床或選礦設(shè)備進行金屬離子分離，為分離、提純的自動化及大規(guī)模生產(chǎn)提供優(yōu)良的吸附材料，適合于環(huán)境保護、污染治理、生物分離、選礦等行業(yè)中進行吸附富集分離應用。
文檔編號C08F2/44GK102603971SQ201210045128
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者范力仁 申請人:中國地質(zhì)大學(武漢)