基于ATRP法制备的触角状亲水性羟胺树脂的吸硼性能的研究

以大分子引发剂氯乙酰化聚苯乙烯微球(PS-acyl-Cl)经原子转移自由基聚合(ATRP)法引发丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)单体的共聚接枝,制得一种触角状亲水性环氧载体(PS-acyl-g-P(AM-co-GMA)),再经二乙醇胺(DEA)的环氧基开环胺化反应,得到一种含多个-NCH2CH2OH螯合配基的多齿-五元螯合环的触角状亲水性羟胺树脂(PS-acyl-g-P(AM-co-GMA)-DEA)。将此树脂用于硼吸附研究,结果表明,PS-acyl-g-P(AM-co-GMA)-DEA树脂对硼的吸附满足Langmuir方程,为单分子层吸附;饱和吸附量约为37.7 mg·g-1,且树脂5 min即可达到吸附平衡,与其它已报道的吸硼树脂相比,该树脂具有更高的吸附量和吸硼速率。吸附动力学研究表明,树脂吸附硼的过程主要由颗粒扩散过程控制。重复使用5次后该树脂的吸附量基本不变,解吸率均在90%以上,重复使用性能良好。

一种吸硼的触角状亲水性羟胺树脂的合成与表征

以氯乙酰化聚苯乙烯微球(PS-acyl-Cl)为大分子引发剂通过原子转移自由基聚合法(ATRP)引发亲水性单体丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)单体的共聚合,制得一种具有"柔性"的触角状亲水性环氧载体(PS-acyl-gP(AM-co-GMA)),再经二乙醇胺(DEA)的环氧基开环胺化反应,得到一种含有多齿-五元螯合环的触角状亲水性羟胺树脂(PS-acyl-g-P(AM-co-GMA)-DEA)。经过合成条件优化,结果表明,用乙醇和水组成的混合溶剂,溶剂量为V(Solv)/V(DEA)=3(体积比,下同),试剂用量为n(DEA)/n(epoxy)=2(摩尔比,下同),90℃反应约0.25 h,羟胺树脂增重率可以达到最大值58.6%,经元素分析可得其二乙醇胺担载量最高可以达到3.51 mmol/g,环氧基的转化率最大可以高达86.5%。且羟胺树脂的增重率随着环氧载体链长的增加而增加,而环氧基的转化率也随链长的增加而增加,后者表明,链长似乎有促进作用或邻近基团促进作用。将该螯合树脂直接用于硼的吸附,其饱和吸附量约为37.7 mg/g且树脂5min即可达到吸附平衡,与其它已报道的吸硼树脂相比,该树脂具有更高的吸附量和吸硼速率。

氯乙酰和氯甲基聚苯乙烯在葡甲胺衍生过程中反应性能的比较

研究了氯乙酰聚苯乙烯树脂(PS-acyl-Cl)在葡甲胺(MG)衍生化过程中的反应。结果表明,当反应温度为60℃,MG的用量为n(MG)/n(Cl)=2/1,反应时间为15 min,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂且用量为5.2 mL/g MG时,制备得到的酰乙基葡甲胺树脂(PS-acyl-MG)其MG担载量最高。与氯甲基葡甲胺树脂(硼特效树脂)相比具有反应时间短、温度低、MG和DMF用量少、-Cl的转化率高等优点;得到的PS-acyl-MG用作吸硼树脂,由于同时含有酰乙基胺与邻羟基基团的协同作用,对硼的吸附量可达到28.1 mg/g干树脂,其基团吸硼利用率可达100%,高于硼特效树脂近1倍。