本發(fā)明涉及高分子化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂。本發(fā)明還涉及該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂的制備方法。

背景技術(shù)：
弱酸弱堿型兩性樹脂是一類同時(shí)含有弱酸基團(tuán)和弱堿基團(tuán)的離子交換樹脂，其用在水處理中以去除無機(jī)離子，具有工作交換容量高、再生容易、再生成本低等優(yōu)點(diǎn)。該兩性樹脂也可作為脫酸劑用于化工生產(chǎn)中。如公告號(hào)為CN102698819A的中國發(fā)明專利報(bào)道了一種作為脫酸劑用于MTBE的生產(chǎn)裝置的弱酸弱堿兩性樹脂。該樹脂采用常規(guī)苯乙烯系或丙烯酸系大孔陽離子交換樹脂白球，與氯乙酰氯反應(yīng)生成酰化球，再與二甲胺、含氟咪唑反應(yīng)生成含胺基咪唑功能基的離子交換樹脂，再經(jīng)磷酸化反應(yīng)，最終制得含胺基咪唑基弱酸弱堿型兩性樹脂。該樹脂應(yīng)用于MTBE生產(chǎn)裝置，可有效提高脫酸效果。但是，該樹脂的制備步驟較多，且其基礎(chǔ)白球是常規(guī)大孔陽離子交換樹脂白球，比表面積較低，一般低于50m2/g，不適用于有機(jī)酸或兩性有機(jī)物的吸附分離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂，它具有比表面積高，且對(duì)兩性有機(jī)物、酸類物質(zhì)及有機(jī)染料等吸附能力強(qiáng)的特點(diǎn)。本發(fā)明還公開了該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂的制備方法。本發(fā)明所采用的第一個(gè)技術(shù)方案是：含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂，該吸附樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：其中，R=CH3或H。所述含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂含有弱酸基團(tuán)和弱堿基團(tuán)。本發(fā)明的含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂所具有的優(yōu)點(diǎn)是：比表面積高，且對(duì)兩性有機(jī)物、酸類物質(zhì)及有機(jī)染料等吸附能力強(qiáng)。經(jīng)測(cè)試，該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂的比表面積高于500m2/g，平均孔徑為5-15nm，外觀為半透明、暗黃色球形珠體，從而能夠適用于有機(jī)酸或兩性有機(jī)物的吸附分離。本發(fā)明的第二個(gè)技術(shù)方案是：含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂的制備方法，所述方法包括以下步驟：（1）水相中加入明膠、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、木質(zhì)素磺酸鈉鹽作為分散劑，其中明膠、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、木質(zhì)素磺酸鈉的質(zhì)量百分比濃度分別為0.5-1.5%、0.5-2.0%、0.5-3.0%、0.1-1.0%。（2）油相由反應(yīng)物和致孔劑構(gòu)成，該反應(yīng)物包括交聯(lián)劑與單體，該單體和該交聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:4-3:1，且該反應(yīng)物和該致孔劑的質(zhì)量比為2：1-1：2，其中，該交聯(lián)劑包括脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑、二乙烯基苯，且該脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑與二乙烯基苯的質(zhì)量比為1:1-1:9，該單體包括乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸甲酯，且該乙烯基吡咯烷酮與丙烯酸甲酯的質(zhì)量比為4:1-1:4。（3）在油相中加入油相質(zhì)量0.5%-0.9%的引發(fā)劑，攪拌溶解后，再加入到帶有攪拌和控溫裝置的反應(yīng)器中，定轉(zhuǎn)速攪拌，使油相在水相中分散成油珠，之后，依次在50-80℃條件下反應(yīng)8-10小時(shí)，在85-95℃條件下反應(yīng)4-8小時(shí)，然后經(jīng)冷卻、水洗、烘干，得到多元共聚物白球；（4）把步驟（3）中得到的多元共聚物白球用5倍質(zhì)量的乙醇浸泡2小時(shí)，再加入質(zhì)量濃度為10-30%氫氧化鈉，溫度控制在30-60℃，進(jìn)行酯基水解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2-8小時(shí)，即得該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂。所述致孔劑為甲苯、異戊醇、庚醇、乙酸乙酯中的一種或多種。所述脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑為衣康酸烯丙酯、雙甲基丙烯酸二乙二醇酯、甲基丙烯酸烯丙酯、三聚異氰酸烯丙酯中的一種或多種。所述引發(fā)劑為過氧化苯甲酰、偶氮二異丁腈的一種或兩種。所述保溫過程中回收致孔劑。本發(fā)明的含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂的制備方法的優(yōu)點(diǎn)是：該方法采用兩步合成，制得含吡咯烷酮基弱酸弱堿型兩性吸附樹脂，其比表面積高于500m2/g，該樹脂不僅可用于兩性有機(jī)物、有機(jī)酸的吸附分離，還可利用吡咯烷酮基團(tuán)的特性，用于有機(jī)染料等物質(zhì)的吸附分離。同時(shí)，該提方法所用試劑簡單易購、合成步驟簡單，且所需設(shè)備簡易、產(chǎn)品得率較高。具體實(shí)施方式實(shí)施例1含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂的制備方法，包括以下步驟：（1）水相中加入明膠、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、木質(zhì)素磺酸鈉鹽作為分散劑。更具體的，在帶有攪拌和控溫裝置的2000毫升燒瓶中，加入水500ml，之后加入明膠2.5g、磷酸三鈉5g、磷酸氫二鈉6g、木質(zhì)素磺酸鈉1g，攪拌至溶解。（2）油相組成由反應(yīng)物和致孔劑構(gòu)成，該反應(yīng)物包括交聯(lián)劑與單體，該交聯(lián)劑包括脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑、二乙烯基苯。其中，該脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑采用雙甲基丙烯酸二乙二醇酯100g、二乙烯基苯100g；致孔劑采用異戊醇200g、乙酸乙酯50g；單體采用乙烯基吡咯烷酮40g、甲基丙烯酸甲酯10g，形成油相500g。（3）在油相中加入油相質(zhì)量0.5%-0.9%的引發(fā)劑，攪拌溶解后，再加入到帶有攪拌和控溫裝置的反應(yīng)器中，定轉(zhuǎn)速攪拌，使油相在水相中分散成油珠。該引發(fā)劑采用過氧化苯甲酰0.5g、偶氮二異丁腈2g，將該引發(fā)劑加入步驟所述的油相中混合均勻后加入步驟（1）所述的燒瓶中。之后，依次在65℃條件下反應(yīng)10小時(shí)，在90℃條件下反應(yīng)5小時(shí)，并回收致孔劑，然后經(jīng)冷卻、水洗、烘干，得到多元共聚物白球；（4）取步驟（3）中得到20-55目的多元共聚物白球100g，用500g乙醇浸泡2小時(shí)，再加入質(zhì)量濃度為20%氫氧化鈉50g，溫度控制在40℃，進(jìn)行酯基水解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，即得該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂。該吸附樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：其中：R=CH3或H。該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂含有羧基和吡咯烷酮基。即具有弱酸基團(tuán)和弱堿基團(tuán)。實(shí)施例2含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂的制備方法，包括以下步驟：（1）水相中加入明膠、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、木質(zhì)素磺酸鈉鹽作為分散劑。更具體的，在帶有攪拌和控溫裝置的2000毫升燒瓶中，加入水500ml，之后加入明膠7.5g、磷酸三鈉2.5g、磷酸氫二鈉2.5g、木質(zhì)素磺酸鈉0.5g，攪拌至溶解。（2）油相組成由反應(yīng)物和致孔劑構(gòu)成，該反應(yīng)物包括交聯(lián)劑與單體，該交聯(lián)劑包括脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑、二乙烯基苯。其中，該脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑采用雙甲基丙烯酸二乙二醇酯50g、二乙烯基苯150g；致孔劑采用異戊醇50g、乙酸乙酯200g；單體采用乙烯基吡咯烷酮25g、甲基丙烯酸甲酯25g，形成油相500g。（3）在油相中加入油相質(zhì)量0.5%-0.9%的引發(fā)劑，攪拌溶解后，再加入到帶有攪拌和控溫裝置的反應(yīng)器中，定轉(zhuǎn)速攪拌，使油相在水相中分散成油珠。該引發(fā)劑采用偶氮二異丁腈4.5g，將該引發(fā)劑加入步驟所述的油相中混合均勻后加入步驟（1）所述的燒瓶中。之后，依次在50℃條件下反應(yīng)9小時(shí)，在85℃條件下反應(yīng)8小時(shí)，并回收致孔劑，然后經(jīng)冷卻、水洗、烘干，得到多元共聚物白球；（4）取步驟（3）中得到20-55目的多元共聚物白球100g，用500g乙醇浸泡2小時(shí)，再加入質(zhì)量濃度為10%氫氧化鈉50g，溫度控制在60℃，進(jìn)行酯基水解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，即得該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂。該吸附樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：其中：R=CH3或H。該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂含有羧基和吡咯烷酮基。即具有弱酸基團(tuán)和弱堿基團(tuán)。實(shí)施例3含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂的制備方法，包括以下步驟：（1）水相中加入明膠、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、木質(zhì)素磺酸鈉鹽作為分散劑。更具體的，在帶有攪拌和控溫裝置的2000毫升燒瓶中，加入水500ml，之后加入明膠4.5g、磷酸三鈉10g、磷酸氫二鈉15g、木質(zhì)素磺酸鈉5g，攪拌至溶解。（2）油相組成由反應(yīng)物和致孔劑構(gòu)成，該反應(yīng)物包括交聯(lián)劑與單體，該交聯(lián)劑包括脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑、二乙烯基苯。其中，該脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑采用甲基丙烯酸丙酯10g、二乙烯基苯90g；致孔劑采用甲苯50g、庚醇150g；單體采用乙烯基吡咯烷酮60g、甲基丙烯酸甲酯240g，形成油相600g。（3）在油相中加入油相質(zhì)量0.5%-0.9%的引發(fā)劑，攪拌溶解后，再加入到帶有攪拌和控溫裝置的反應(yīng)器中，定轉(zhuǎn)速攪拌，使油相在水相中分散成油珠。該引發(fā)劑采用過氧化苯甲酰4.5g，將該引發(fā)劑加入步驟所述的油相中混合均勻后加入步驟（1）所述的燒瓶中。之后，依次在80℃條件下反應(yīng)8小時(shí)，在95℃條件下反應(yīng)4小時(shí)，再升溫至95℃，并保溫5小時(shí)，并回收致孔劑，然后經(jīng)冷卻、水洗、烘干，得到多元共聚物白球；（4）取步驟（3）中得到20-55目的多元共聚物白球100g，用500g乙醇浸泡2小時(shí)，再加入質(zhì)量濃度為30%氫氧化鈉50g，溫度控制在30℃，進(jìn)行酯基水解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為8小時(shí)，即得該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂。該吸附樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：其中：R=CH3或H。該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂含有羧基和吡咯烷酮基。即具有弱酸基團(tuán)和弱堿基團(tuán)。實(shí)施例4含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂的制備方法，包括以下步驟：（1）水相中加入明膠、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、木質(zhì)素磺酸鈉鹽作為分散劑。更具體的，在帶有攪拌和控溫裝置的2000毫升燒瓶中，加入水500ml，之后加入明膠4.5g、磷酸三鈉10g、磷酸氫二鈉15g、木質(zhì)素磺酸鈉5g，攪拌至溶解。（2）油相組成由反應(yīng)物和致孔劑構(gòu)成，該反應(yīng)物包括交聯(lián)劑與單體，該交聯(lián)劑包括脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑、二乙烯基苯。其中，該脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑采用衣康酸烯丙酯40g、二乙烯基苯60g；致孔劑采用甲苯100g、異戊醇100g、庚醇100g、乙酸乙酯100g；單體采用乙烯基吡咯烷酮60g、甲基丙烯酸甲酯40g，形成油相600g。（3）在油相中加入油相質(zhì)量0.5%-0.9%的引發(fā)劑，攪拌溶解后，再加入到帶有攪拌和控溫裝置的反應(yīng)器中，定轉(zhuǎn)速攪拌，使油相在水相中分散成油珠。該引發(fā)劑采用過氧化苯甲酰1g、偶氮二異丁腈3g，將該引發(fā)劑加入步驟所述的油相中混合均勻后加入步驟（1）所述的燒瓶中。之后，依次在65℃條件下反應(yīng)10小時(shí)，在90℃條件下反應(yīng)6小時(shí)，再升溫至95℃，保溫5小時(shí)，并回收致孔劑，然后經(jīng)冷卻、水洗、烘干，得到多元共聚物白球；（4）取步驟（3）中得到20-55目的多元共聚物白球100g，用500g乙醇浸泡2小時(shí)，再加入質(zhì)量濃度為20%氫氧化鈉50g，溫度控制在40℃，進(jìn)行酯基水解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，即得該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂。該吸附樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：其中：R=CH3或H。該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂含有羧基和吡咯烷酮基。即具有弱酸基團(tuán)和弱堿基團(tuán)。實(shí)施例5含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂的制備方法，包括以下步驟：（1）水相中加入明膠、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、木質(zhì)素磺酸鈉鹽作為分散劑。更具體的，在帶有攪拌和控溫裝置的4000毫升燒瓶中，加入水1000ml，之后加入明膠8g、磷酸三鈉15g、磷酸氫二鈉6g、木質(zhì)素磺酸鈉5g，攪拌至溶解。（2）油相組成由反應(yīng)物和致孔劑構(gòu)成，該反應(yīng)物包括交聯(lián)劑與單體，該交聯(lián)劑包括脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑、二乙烯基苯。其中，該脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑采用三聚異氰酸烯丙酯80g、二乙烯基苯120g；致孔劑采用甲苯200g、異戊醇100g、庚醇300g、乙酸乙酯200g；單體采用乙烯基吡咯烷酮120g、甲基丙烯酸甲酯80g，形成油相1200g。（3）在油相中加入油相質(zhì)量0.5%-0.9%的引發(fā)劑，攪拌溶解后，再加入到帶有攪拌和控溫裝置的反應(yīng)器中，定轉(zhuǎn)速攪拌，使油相在水相中分散成油珠。該引發(fā)劑采用過氧化苯甲酰3g、偶氮二異丁腈5g，將該引發(fā)劑加入步驟所述的油相中混合均勻后加入步驟（1）所述的燒瓶中。之后，依次在65℃條件下反應(yīng)10小時(shí)，在90℃條件下反應(yīng)6小時(shí)，再升溫至95℃，保溫5小時(shí)，并回收致孔劑，然后經(jīng)冷卻、水洗、烘干，得到多元共聚物白球；（4）取步驟（3）中得到20-55目的多元共聚物白球200g，用1000ml乙醇浸泡2小時(shí)，再加入質(zhì)量濃度為20%氫氧化鈉100g，溫度控制在40℃，進(jìn)行酯基水解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，即得該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂。該吸附樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：其中：R=CH3或H。該含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂含有羧基和吡咯烷酮基。即具有弱酸基團(tuán)和弱堿基團(tuán)。實(shí)施例6與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于：致孔劑為甲苯250g，脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑為等重量比的衣康酸烯丙酯、雙甲基丙烯酸二乙二醇酯。實(shí)施例7實(shí)施例1的區(qū)別僅在于：致孔劑為異戊醇250g，脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑為等重量比的衣康酸烯丙酯、雙甲基丙烯酸二乙二醇酯、甲基丙烯酸烯丙酯、三聚異氰酸烯丙酯。實(shí)施例8實(shí)施例1的區(qū)別僅在于：致孔劑為甲苯、異戊醇、庚醇、乙酸乙酯各50g，脂肪族多元不飽和酯類交聯(lián)劑為等重量比的雙甲基丙烯酸二乙二醇酯、甲基丙烯酸烯丙酯、三聚異氰酸烯丙酯。實(shí)驗(yàn)例將上述實(shí)施例1-8中所得含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂，分別記為樹脂A、B、C、D、E、F、G、H。通過比表面積分析儀TriStarII3020，采用氮?dú)馕椒ㄟM(jìn)行比表面積分析表征。實(shí)施例中的樹脂對(duì)兩性物質(zhì)N-(膦酸基甲基)甘氨酸的飽和吸附量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)見下表。將上表可以看出，采用本發(fā)明的含吡咯烷酮基高比表面積兩性吸附樹脂的制備方法所制備的吸附樹脂的比表面積均高于500m2/g，該樹脂不僅可用于兩性有機(jī)物、有機(jī)酸的吸附分離，還可利用吡咯烷酮基團(tuán)的特性，用于有機(jī)染料等物質(zhì)的吸附分離。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。