一種柱狀苯乙烯?二乙烯基苯共聚物疏水催化劑載體的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種柱狀苯乙烯?二乙烯基苯共聚物疏水催化劑載體的制備方法，其特征是：取苯乙烯、二乙烯基苯、過(guò)氧化苯甲酰、甲苯、正庚烷和二氯乙烷，混合得混合物；將水、聚乙烯醇、碳酸鈣和十二烷基苯磺酸鈉加入到反應(yīng)容器中，攪拌下加熱到25～40℃，加入混合物，加熱至70～90℃攪拌反應(yīng)7～9h，過(guò)濾，固體物洗滌，干燥，制得苯乙烯?二乙烯基苯共聚物；將共聚物與粘結(jié)劑和聚四氟乙烯混合，裝入模具中壓制成柱狀，干燥，即制得產(chǎn)物柱狀苯乙烯?二乙烯基苯共聚物疏水催化劑載體。本發(fā)明專利技術(shù)制得的產(chǎn)物與親水填料進(jìn)行裝填，兩者匹配程度較高，床層壓力降較小，可用于重水提氚、廢水除氚，效果良好。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于用于重水提氚、含氚廢水除氚的有機(jī)高分子化合物的制備，涉及一種柱狀苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化劑載體的制備方法。本發(fā)明制得的柱狀苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(簡(jiǎn)稱SDB)用于重水提氚、含氚廢水除氚，特別有助于Pt/SDB疏水催化劑的重水提氚、含氚廢水除氚的工程化應(yīng)用。
技術(shù)介紹
隨著人類面臨的能源和環(huán)境等重要問題日益顯著，核技術(shù)作為一項(xiàng)清潔能源技術(shù)，其受到世界各國(guó)的重視；裂變能、聚變能及聚變-裂變混合能等新型能源的開發(fā)，被認(rèn)為是解決能源危機(jī)的有效途徑之一；在重水堆、磁約束核聚變、慣性約束核聚變、武器用氚、氫能源利用，以及其它與氫同位素有關(guān)的領(lǐng)域，都涉及氫同位素(氘、氚)的提取、分離和純化問題。大力發(fā)展核能已列入我國(guó)2005～2020年核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，其中內(nèi)陸核電站的建設(shè)已提上議事日程，內(nèi)陸水體稀釋能力相對(duì)于沿海核電站較弱，發(fā)展內(nèi)陸核電站首要考慮的是大量低濃含氚水的排放對(duì)環(huán)境的影響或者直接對(duì)飲用水的污染問題。同時(shí)核工業(yè)的快速發(fā)展，氚作為重要的核材料的操作量也在逐步增加，氚的輻射安全和輻射防護(hù)正越來(lái)越受到重視，在氚的生產(chǎn)、分離、純化、運(yùn)輸，以及儲(chǔ)存和氚與材料相互作用的過(guò)程中，通常會(huì)產(chǎn)生不同氚活度的含氚廢水和氚污染廢物。因此，現(xiàn)有核電機(jī)組，以及未來(lái)聚變堆、聚變-裂變混合能堆等都面臨含氚水的處理問題。氚在廢水中以HTO形式存在，現(xiàn)有放射性核素的去除手段如吸附、過(guò)濾、離子交換等幾乎不可能將HTO從H2O中分離出來(lái)，因而新型的含氚廢水除氚技術(shù)的開發(fā)極為重要，以實(shí)現(xiàn)氚的“零排放”。由于氚極強(qiáng)的滲透性、擴(kuò)散性和活潑的化學(xué)反應(yīng)性，以及與其它材料高的相容性，含氚廢水處理尚存在較大的技術(shù)難題，氚的處理技術(shù)急需不斷發(fā)展和完善。疏水催化劑是實(shí)現(xiàn)液相氫水同位素催化交換的主要組成部分，而制備高性能且滿足工業(yè)要求的疏水催化劑的載體尤為關(guān)鍵。自上世紀(jì)50年代，國(guó)外研究者一直致力于可用于氫-水交換的疏水催化劑的研究，要求其不僅有催化活性，還有體系的傳質(zhì)性能及流體力學(xué)性能指標(biāo)。為了提高體系的傳質(zhì)性能，疏水催化劑總是和親水填料配合使用。我國(guó)對(duì)Pt/SDB疏水催化劑的研究起步較晚，而且主要集中在小粒徑的球狀Pt/SDB疏水催化劑的研究，有關(guān)柱狀Pt/SDB催化劑的合成的相關(guān)研究報(bào)道極少。從經(jīng)濟(jì)和安全方面考慮，現(xiàn)有對(duì)含氚重水、含氚廢水的除氚方法一般都采用了氫同位素液相催化交換反應(yīng)，在該反應(yīng)中，Pt/SDB疏水催化劑是關(guān)鍵材料，是將起催化作用的Pt載體于多孔的SDB載體上。現(xiàn)有技術(shù)存在SDB微球直徑偏小、缺乏柱狀SDB產(chǎn)品等，因而導(dǎo)致Pt-SDB工程應(yīng)用時(shí)由于與親水填料之間的孔隙率較小，氫水液相交換的床層傳質(zhì)阻力較大、大量的液體堆積、易發(fā)生液泛等，交換效率較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種柱狀苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化劑載體的制備方法。本專利技術(shù)制得的柱狀SDB具有較好的疏水性(靜態(tài)水接觸角≥110°)、較高的抗壓強(qiáng)度，比表面積(300～600m2·g-1)及孔結(jié)構(gòu)(平均孔徑5～8nm)與壓制前變化不大，并能提高與親水性填料匹配程度，具有減少床層的傳質(zhì)阻力、防止液泛等特制的，有助于該類疏水催化劑的重水提氚、含氚廢水除氚的工程化應(yīng)用。本專利技術(shù)的內(nèi)容是：一種柱狀苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化劑載體的制備方法，其特征是步驟為：a、制備(粉體狀，或稱粉末狀、粉狀)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(疏水催化劑載體)：取苯乙烯2～10質(zhì)量份、二乙烯基苯2～13質(zhì)量份、過(guò)氧化苯甲酰0.02～0.6質(zhì)量份、甲苯8～16質(zhì)量份、正庚烷6～13質(zhì)量份，以及二氯乙烷5～12質(zhì)量份，混合，得混合物，備用；將水100～200質(zhì)量份、聚乙烯醇0.1～0.5質(zhì)量份、碳酸鈣0.1～0.5質(zhì)量份和十二烷基苯磺酸鈉0.01～0.06質(zhì)量份加入到反應(yīng)容器(例如：三口燒瓶等)中，攪拌下加熱到溫度為25～40℃，較好的是待固體物(全部)溶解后，將所述混合物加入到反應(yīng)容器中，加熱至溫度為70～90℃，攪拌下(進(jìn)行懸浮聚合)反應(yīng)，較好的是控制攪拌速度為70～200r/min，反應(yīng)時(shí)間7～9h(至硬化、老化)，過(guò)濾，將過(guò)濾得到的固體物順次用水、無(wú)水乙醇、丙酮洗滌后，(再將洗滌提純后的多孔小球狀固體物)干燥，即制得(粉體狀)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(簡(jiǎn)稱SDB)(疏水催化劑載體)。b、制備柱狀(或稱柱體狀)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物：取步驟a制得的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物8～10質(zhì)量份、與粘結(jié)劑0.05～0.15質(zhì)量份和聚四氟乙烯0.05～0.15質(zhì)量份混合均勻，再裝入模具中并壓制(可以采用壓片機(jī)或其它現(xiàn)有設(shè)備壓制，較好的是在壓力1～2MPa下)成柱狀(可以是圓柱狀，或截面為正方形、長(zhǎng)方形或其它多邊形的柱體狀)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物；c、后處理：將柱狀苯乙烯-二乙烯基苯共聚物置于90～100℃的溫度下干燥1～2h，然后在(降低溫度到)70～80℃的溫度下干燥2～3h，即制得柱狀(或稱柱體狀)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化劑載體。本專利技術(shù)的內(nèi)容中：步驟a中所述聚乙烯醇較好的是聚乙烯醇-1899(產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)有：上海耐恒實(shí)業(yè)有限公司、重慶援柒化工有限公司、上海美夢(mèng)佳化工科技有限公司等，為現(xiàn)有市售產(chǎn)品)。本專利技術(shù)的內(nèi)容中：步驟b中所述粘結(jié)劑可以是淀粉、聚乙烯吡咯烷酮(簡(jiǎn)稱PVP)、羧甲基纖維素(簡(jiǎn)稱CMC)、以及聚乙烯醇(簡(jiǎn)稱PVA)中的任一種。本專利技術(shù)的內(nèi)容中：所述水較好的是去離子水或蒸餾水。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有下列特點(diǎn)和有益效果：(1)采用本專利技術(shù)，以苯乙烯為單體，二乙烯基苯為共聚單體、交聯(lián)劑，特別是兩者摩爾比為1:1時(shí)，具有較高的交聯(lián)度，使得SDB的結(jié)構(gòu)變得致密，同時(shí)SDB內(nèi)含有大量非極性的C＝C懸掛雙鍵，因而具有更好的力學(xué)強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和疏水性；(2)采用本專利技術(shù)，通過(guò)添加粘結(jié)劑(淀粉、聚乙烯吡咯酮、羧甲基纖維素或聚乙烯醇),利用粘結(jié)劑自身的官能團(tuán)與粉狀SDB相互作用，可以提高兩者之間的作用力，提高柱體狀SDB的力學(xué)強(qiáng)度；(3)采用本專利技術(shù)，通過(guò)添加聚四氟乙烯，一方面由于其內(nèi)聚能密度較低，且碳-氟鍵牢固性較強(qiáng)；另一方面，聚四氟乙烯分子間的吸引力和表面能較低，具有極低的表面摩擦系數(shù)，可提高柱狀SDB的熱穩(wěn)定性、疏水性，從而在壓制過(guò)程中易脫模；(4)采用本專利技術(shù)，制得的柱體狀苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化劑載體與親水性填料匹配程度，本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種柱狀苯乙烯?二乙烯基苯共聚物疏水催化劑載體的制備方法，其特征是步驟為：a、制備苯乙烯?二乙烯基苯共聚物：取苯乙烯2～10質(zhì)量份、二乙烯基苯2～13質(zhì)量份、過(guò)氧化苯甲酰0.02～0.6質(zhì)量份、甲苯8～16質(zhì)量份、正庚烷6～13質(zhì)量份，以及二氯乙烷5～12質(zhì)量份，混合，得混合物，備用；將水100～200質(zhì)量份、聚乙烯醇0.1～0.5質(zhì)量份、碳酸鈣0.1～0.5質(zhì)量份和十二烷基苯磺酸鈉0.01～0.06質(zhì)量份加入到反應(yīng)容器中，攪拌下加熱到溫度為25～40℃，將所述混合物加入到反應(yīng)容器中，加熱至溫度為70～90℃，攪拌下反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間7～9h，過(guò)濾，將過(guò)濾得到的固體物順次用水、無(wú)水乙醇、丙酮洗滌后，干燥，即制得苯乙烯?二乙烯基苯共聚物；b、制備柱狀苯乙烯?二乙烯基苯共聚物：取步驟a制得的苯乙烯?二乙烯基苯共聚物8～10質(zhì)量份、與粘結(jié)劑0.05～0.15質(zhì)量份和聚四氟乙烯0.05～0.15質(zhì)量份混合均勻，再裝入模具中并壓制成柱狀苯乙烯?二乙烯基苯共聚物；c、后處理：將柱狀苯乙烯?二乙烯基苯共聚物置于90～100℃的溫度下干燥1～2h，然后在70～80℃的溫度下干燥2～3h，即制得柱狀苯乙烯?二乙烯基苯共聚物疏水催化劑載體。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種柱狀苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化劑載體的制備方法，其特征是步驟為：
a、制備苯乙烯-二乙烯基苯共聚物：
取苯乙烯2～10質(zhì)量份、二乙烯基苯2～13質(zhì)量份、過(guò)氧化苯甲酰0.02～0.6質(zhì)量份、甲苯8～16質(zhì)量份、正庚烷6～13質(zhì)量份，以及二氯乙烷5～12質(zhì)量份，混合，得混合物，備用；
將水100～200質(zhì)量份、聚乙烯醇0.1～0.5質(zhì)量份、碳酸鈣0.1～0.5質(zhì)量份和十二烷基苯磺酸鈉0.01～0.06質(zhì)量份加入到反應(yīng)容器中，攪拌下加熱到溫度為25～40℃，將所述混合物加入到反應(yīng)容器中，加熱至溫度為70～90℃，攪拌下反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間7～9h，過(guò)濾，將過(guò)濾得到的固體物順次用水、無(wú)水乙醇、丙酮洗滌后，干燥，即制得苯乙烯-二乙烯基苯共聚物；
b、制備柱狀苯乙烯-二乙烯基苯共聚物：取步驟a制得的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物8～10質(zhì)量份、與粘結(jié)劑0.05～0.15質(zhì)量份和聚四氟乙烯0.05～0.1...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉才林，李秀春，任先艷，楊海君，王玉平，楊莉，彭碧輝，亓秀娟，吳桐，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西南科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川;51