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

背景技術(shù)：

1、陰離子交換樹脂是一種廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域的功能性材料，其通過離子交換原理有效去除水中的陰離子(如硫酸根、硝酸根、氯離子、磷酸根等)，在工業(yè)廢水處理、電廠凝結(jié)水處理和超純水制備等場景中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的陰離子交換樹脂在實際應(yīng)用中仍存在以下技術(shù)難題：

2、耐高溫性能不足：現(xiàn)有樹脂在高溫環(huán)境中，易發(fā)生軟化或降解，導(dǎo)致離子交換能力和機(jī)械性能顯著下降，難以滿足電廠凝結(jié)水處理等高溫場景的穩(wěn)定性需求。

3、化學(xué)穩(wěn)定性不佳：在強(qiáng)氧化性(如過氧化氫、氯氣)和極端酸堿性條件下，現(xiàn)有樹脂的功能基團(tuán)易發(fā)生降解或失活，導(dǎo)致其壽命縮短，并顯著降低離子交換容量。

4、粒徑分布不均：傳統(tǒng)樹脂粒徑分布范圍較寬，導(dǎo)致離子交換過程中液體分布不均勻，不僅影響離子去除效率，還加劇了樹脂的機(jī)械磨損和堵塞。

5、對特定陰離子的選擇性差：現(xiàn)有樹脂對多價陰離子(如磷酸根、鉻酸根)和弱酸性陰離子(如碳酸根)的選擇性不足，導(dǎo)致在工業(yè)廢水處理等應(yīng)用中處理效果不佳，往往需要多次處理才能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

6、因此，現(xiàn)有技術(shù)仍存在許多局限性，尤其是在高溫環(huán)境中的穩(wěn)定性和粒徑分布方面有待改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種耐溫均粒型陰離子交換樹脂及其制備方法和應(yīng)用，該樹脂具有優(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設(shè)備使用壽命。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例公開了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的一個方面提供一種耐溫均粒型陰離子交換樹脂的制備方法，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、固體過氧化物引發(fā)劑，0.4–0.5份；

8、可溶性致孔劑，0.4–0.6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，0.5–0.6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)開始，加入金屬-有機(jī)框架材料(mofs)；

14、(4)將步驟(3)得到的樹脂加入氯甲基化反應(yīng)釜中，依次加入以下組分進(jìn)行氯甲基化反應(yīng)：

15、氯化鋅，0.6–0.8倍樹脂質(zhì)量；

16、氯甲醚，1.5–2.0倍樹脂質(zhì)量；

17、(5)將步驟(4)得到的樹脂加入胺化反應(yīng)釜中，依次加入以下組分進(jìn)行胺化反應(yīng)：

18、甲醇，0.5–0.6倍樹脂質(zhì)量；

19、二甲胺水溶液，1.0–1.5倍樹脂質(zhì)量，濃度為40–50％；

20、(6)將步驟(5)得到的樹脂放入納米sio2分散液中攪拌1–2小時，干燥后，使用振動篩分設(shè)備篩選出符合粒徑要求的樹脂，粒徑范圍為0.45-0.55mm，得到所述耐溫均粒型陰離子交換樹脂。

21、優(yōu)選的，上述步驟(1)中所述固體過氧化物引發(fā)劑為過氧化苯甲酰、過氧化叔丁基中的一種或多種。

22、優(yōu)選的，上述步驟(1)中所述可溶性致孔劑為液蠟、異辛醇、正己烷中的一種或多種。

23、優(yōu)選的，上述步驟(1)中所述分散助劑為聚乙烯醇、硫酸鎂、聚乙二醇中的一種或多種。

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

25、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％。

26、優(yōu)選的，上述步驟(4)中所述氯甲基化反應(yīng)，包括：

27、在30–50℃條件下加入氯化鋅，以300–500rpm的速率攪拌10–20分鐘；

28、在50–60℃條件下加入氯甲醚，以300–500rpm的速率攪拌6–10小時。

29、優(yōu)選的，上述步驟(5)中所述胺化反應(yīng)，包括：

30、在50–60℃條件下加入甲醇，以300–500rpm的速率攪拌10–15分鐘；

31、在50–60℃條件下加入二甲胺水溶液，以300–500rpm的速率攪拌8–10小時。

32、本發(fā)明的另一個方面提供一種根據(jù)上述制備方法制備的耐溫均粒型陰離子交換樹脂。

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

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

35、(1)通過引入金屬-有機(jī)框架材料(mofs)，增強(qiáng)了樹脂的穩(wěn)定性，使其能夠在高溫高壓條件下長期運(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)特性提升了樹脂對多價陰離子(如磷酸根、鉻酸根)的靶向吸附能力。

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

37、(3)采用振動篩分設(shè)備嚴(yán)格控制聚合產(chǎn)物的粒徑范圍在0.45-0.55mm，確保了樹脂的流體均勻性，提高了交換效率。

38、(4)優(yōu)化致孔劑的使用，使樹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。

39、(5)制備過程中通過二乙烯苯交聯(lián)和聚合工藝控制，增強(qiáng)了樹脂的物理穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，降低顆粒破碎率，延長了樹脂的使用壽命。

40、提供
技術(shù)實現(xiàn)要素：
部分是為了以簡化的形式來介紹對概念的選擇，它們在下文的具體實施方式中將被進(jìn)一步描述。發(fā)明內(nèi)容部分無意標(biāo)識本公開的重要特征或必要特征，也無意限制本公開的范圍。

技術(shù)特征：

1.一種耐溫均粒型陰離子交換樹脂的制備方法，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)中所述固體過氧化物引發(fā)劑為過氧化苯甲酰、過氧化叔丁基中的一種或多種。

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液蠟、異辛醇、正己烷中的一種或多種。

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烯醇、硫酸鎂、聚乙二醇中的一種或多種。

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)，包括：加入金屬-有機(jī)框架材料(mofs)后，80℃保溫1–2小時；升溫至85℃保溫1–2小時；升溫至94–96℃保溫2–3小時。

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)中所述氯甲基化反應(yīng)，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)中所述胺化反應(yīng)，包括：

9.一種根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的制備方法制備的耐溫均粒型陰離子交換樹脂。

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

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種耐溫均粒型陰離子交換樹脂及其制備方法和應(yīng)用，通過引入金屬?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，顯著提升了樹脂的耐高溫性能、物理穩(wěn)定性、均勻粒徑分布及離子交換速率。本發(fā)明公開的的耐溫均粒型陰離子交換樹脂可廣泛應(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)及制藥用水凈化，在高溫高壓環(huán)境中具備長期運(yùn)行能力，顯著提升水處理效率并延長設(shè)備使用壽命。本發(fā)明解決了現(xiàn)有陰離子交換樹脂在高溫高壓條件下性能衰減、粒徑分布不均及交換速率低等問題，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