本發(fā)明屬于新材料，具體涉及一種耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，尤其是在電廠、化工、制藥和其他工業(yè)領(lǐng)域中，用于去除水中的陽(yáng)離子，改善水質(zhì)，防止設(shè)備結(jié)垢和腐蝕。然而，現(xiàn)有樹(shù)脂在高溫高壓環(huán)境下的使用存在一定局限性，傳統(tǒng)樹(shù)脂往往會(huì)出現(xiàn)性能衰減、交換效率降低甚至樹(shù)脂結(jié)構(gòu)破壞的情況。尤其是在電廠的凝結(jié)水處理過(guò)程中，其水溫較高，這對(duì)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂提出了更高的要求?，F(xiàn)有的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂在處理高溫水質(zhì)時(shí)往往存在以下不足：

2、耐高溫性能差：許多傳統(tǒng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂在高溫環(huán)境下容易發(fā)生軟化、溶解或結(jié)塊，導(dǎo)致樹(shù)脂性能急劇下降，使用壽命縮短。

3、粒度不均勻：一些陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的粒度分布不均，造成樹(shù)脂在工作過(guò)程中交換速率不一致，降低了處理效率。

4、交換速度慢：現(xiàn)有樹(shù)脂的交換速度較慢，難以滿足電廠對(duì)凝結(jié)水處理過(guò)程中的高效要求，尤其是在大流量處理時(shí)，難以提供及時(shí)和穩(wěn)定的離子交換。

5、物理穩(wěn)定性差：在高溫、高壓等極端環(huán)境下，一些樹(shù)脂材料容易發(fā)生物理形態(tài)變化，影響樹(shù)脂的整體性能，導(dǎo)致維護(hù)和更換頻繁，增加了運(yùn)營(yíng)成本。

6、因此，現(xiàn)有技術(shù)仍存在許多局限性，尤其是在高溫高壓環(huán)境中的穩(wěn)定性和交換速率方面有待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂及其制備方法和應(yīng)用，該樹(shù)脂具有優(yōu)秀的耐高溫性能、物理穩(wěn)定性、均勻的粒度以及高交換速率，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，能夠在高溫高壓環(huán)境下穩(wěn)定工作，廣泛應(yīng)用于電廠凝結(jié)水精處理、工業(yè)水處理、化工生產(chǎn)水質(zhì)調(diào)節(jié)或制藥用水凈化等領(lǐng)域，顯著提高水處理效率并延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的制備方法，包括：

4、(1)混合以下組分：

5、苯乙烯，60–75份；

6、二乙烯苯，12–18份；

7、固體過(guò)氧化物引發(fā)劑，0.4–0.5份；

8、可溶性致孔劑，0.3–0.4份；

9、分散助劑，0.5–1.0份；

10、(2)制備水相溶液：

11、純水，100–120份；

12、明膠，0.4–0.6份；

13、(3)將步驟(1)得到的混合物加入步驟(2)得到的水相溶液中，在50-70℃條件下攪拌分散，升溫至80℃后聚合反應(yīng)開(kāi)始，加入金屬-有機(jī)框架材料(mofs)；

14、(4)將步驟(3)得到的樹(shù)脂加入磺化反應(yīng)釜中，依次加入以下組分進(jìn)行磺化反應(yīng)：

15、二氯乙烷，0.5–0.6倍樹(shù)脂質(zhì)量；

16、硫酸，6–6.5倍樹(shù)脂質(zhì)量，濃度為92.5–96％；

17、(5)將步驟(4)得到的樹(shù)脂放入納米sio2分散液中攪拌1–2小時(shí)，干燥后，使用振動(dòng)篩分設(shè)備篩選出符合粒徑要求的樹(shù)脂，粒徑范圍為0.66-0.76mm，得到所述耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。

18、優(yōu)選的，上述步驟(1)中所述固體過(guò)氧化物引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化叔丁基或過(guò)氧化二異丁酰。

19、優(yōu)選的，上述步驟(1)中所述可溶性致孔劑為聚乙二醇、氯化鈉或氯化鉀。

20、優(yōu)選的，上述步驟(1)中所述分散助劑為聚乙二醇單甲醚、聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基苯磺酸鈉。

21、優(yōu)選的，上述步驟(3)中所述聚合反應(yīng)還包括以下步驟：加入金屬-有機(jī)框架材料(mofs)后，80℃保溫1–2小時(shí)；升溫至85℃保溫1–2小時(shí)；升溫至94–96℃保溫2–3小時(shí)。

22、優(yōu)選的，上述步驟(3)中所述金屬-有機(jī)框架材料(mofs)為鉻基框架材料(mil-101)、鋯基框架材料(uio-66)或沸石咪唑框架材料(zif-8)，添加量為1-5wt％。

23、優(yōu)選的，上述步驟(4)中所述磺化反應(yīng)還包括以下步驟：80℃保溫1–2小時(shí)；105℃保溫1–2小時(shí)；116–120℃保溫2–3小時(shí)。

24、本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種根據(jù)上述制備方法制備的耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。

25、本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種上述耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的應(yīng)用，所述耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂用于在電廠凝結(jié)水處理系統(tǒng)中去除凝結(jié)水中的陽(yáng)離子，樹(shù)脂層高度為0.5-2m，清洗流速為5-50m/h，運(yùn)行流速為10-100m/h。

26、優(yōu)選的，所述耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂還用于工業(yè)水處理、化工生產(chǎn)水質(zhì)調(diào)節(jié)或制藥用水凈化。

27、本發(fā)明提供了一種耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂及其制備方法和應(yīng)用，其有益效果在于：

28、(1)通過(guò)引入金屬-有機(jī)框架材料(mofs)，增強(qiáng)了樹(shù)脂的穩(wěn)定性，使其能夠在高溫高壓條件下長(zhǎng)期運(yùn)行而不發(fā)生軟化或結(jié)構(gòu)破壞。mofs的孔道結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性提升了樹(shù)脂對(duì)多價(jià)陽(yáng)離子(如鈣離子、鎂離子)的靶向吸附能力。

29、(2)納米sio2分散液中的納米顆粒能夠均勻地附著在樹(shù)脂表面，增強(qiáng)樹(shù)脂的表面硬度和熱穩(wěn)定性，從而提高樹(shù)脂的耐溫性能。

30、(3)采用振動(dòng)篩分設(shè)備嚴(yán)格控制聚合產(chǎn)物的粒徑范圍在0.66–0.76mm，確保了樹(shù)脂的流體均勻性，提高了交換效率。

31、(4)優(yōu)化致孔劑的使用，使樹(shù)脂具備均勻的孔隙結(jié)構(gòu)，從而在離子交換速率和交換容量上均表現(xiàn)出優(yōu)異性能。

32、(5)制備過(guò)程中通過(guò)二乙烯苯交聯(lián)和聚合工藝控制，增強(qiáng)了樹(shù)脂的物理穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，降低顆粒破碎率，延長(zhǎng)了樹(shù)脂的使用壽命。

33、提供
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
部分是為了以簡(jiǎn)化的形式來(lái)介紹對(duì)概念的選擇，它們?cè)谙挛牡木唧w實(shí)施方式中將被進(jìn)一步描述。發(fā)明內(nèi)容部分無(wú)意標(biāo)識(shí)本公開(kāi)的重要特征或必要特征，也無(wú)意限制本公開(kāi)的范圍。

技術(shù)特征：

1.一種耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述固體過(guò)氧化物引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化叔丁基或過(guò)氧化二異丁酰。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述可溶性致孔劑為聚乙二醇、氯化鈉或氯化鉀。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述分散助劑為聚乙二醇單甲醚、聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基苯磺酸鈉。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述聚合反應(yīng)還包括以下步驟：加入金屬-有機(jī)框架材料(mofs)后，80℃保溫1–2小時(shí)；升溫至85℃保溫1–2小時(shí)；升溫至94–96℃保溫2–3小時(shí)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述金屬-有機(jī)框架材料(mofs)為鉻基框架材料(mil-101)、鋯基框架材料(uio-66)或沸石咪唑框架材料(zif-8)，添加量為1-5wt％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述磺化反應(yīng)還包括以下步驟：80℃保溫1–2小時(shí)；105℃保溫1–2小時(shí)；116–120℃保溫2–3小時(shí)。

8.一種根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的制備方法制備的耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。

9.一種權(quán)利要求8所述耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的應(yīng)用，其特征在于，所述耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂用于在電廠凝結(jié)水處理系統(tǒng)中去除凝結(jié)水中的陽(yáng)離子，樹(shù)脂層高度為0.5-2m，清洗流速為5-50m/h，運(yùn)行流速為10-100m/h。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂還用于工業(yè)水處理、化工生產(chǎn)水質(zhì)調(diào)節(jié)或制藥用水凈化。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂及其制備方法和應(yīng)用，通過(guò)引入金屬?有機(jī)框架材料(MOFs)、納米SiO<subgt;2</subgt;改性，并優(yōu)化了制備工藝，使該樹(shù)脂具備優(yōu)異的耐高溫性能、出色的物理穩(wěn)定性、均勻的粒徑分布以及高效的離子交換速率，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)在高溫高壓環(huán)境中存在的性能衰減、交換速率低以及粒徑分布不均勻等問(wèn)題。本發(fā)明公開(kāi)的的耐溫均粒型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂能夠在高溫高壓環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，廣泛應(yīng)用于電廠凝結(jié)水處理、工業(yè)水處理、化工生產(chǎn)水質(zhì)調(diào)節(jié)以及制藥用水凈化等領(lǐng)域，顯著提升水處理效率，同時(shí)延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：魏金,張曉雪,石寶忠,王勝濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西久泰騰飛化工材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15