本發明公開了一種酰胺基團改性聚苯乙烯超高交聯吸附樹脂及其應用。其化學結構通式如下：本發明的超高交聯吸附樹脂不僅可以通過骨架結構的苯環與與5?羥甲基糠醛的呋喃環形成疏水作用力，而且酰胺基團與5?羥甲基糠醛的羥基和醛基可以形成氫鍵作用力，疏水作用和氫鍵作用協同促進樹脂與5?羥甲基糠醛的親和性，從而提高了改性后樹脂對5?羥甲基糠醛的吸附量，5?羥甲基糠醛的回收率高于99.3％，實現對5?羥甲基糠醛的高效分離，同時提高了樹脂對5?羥甲基糠醛的吸附選擇性。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種酰胺基團改性聚苯乙烯系超高交聯吸附樹脂及其應用。

背景技術

5-羥甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural，簡稱5-HMF)是一種同時含有醛基、羥甲基等活性基團的多官能團化合物，可以發生加氫、氧化、酯化、鹵化、聚合、水解等反應，是一種重要的生物質平臺化合物。5-羥甲基糠醛還可以作為合成多種高附加值化合物的原料，被廣泛應用于合成聚合物、藥物、樹脂、塑料、燃料添加劑等領域，例如5-羥甲基糠醛可被氧化為2,5-呋喃二甲酸(FDCA)，FDCA被廣泛用于合成聚酯材料中，以擺脫聚酯產品和原料過度依賴石油資源的狀況。5-羥甲基糠醛通過與丙酮縮合反應后加氫可以生產C₉-C₁₇的烷烴燃料，其組分與普通柴油相似，可直接用于普通發動機，并替代石油燃料。

目前5-羥甲基糠醛的制備方法主要通過單糖或多糖在酸催化劑的作用下脫水得到，經過幾十年的發展，糖降解制備5-羥甲基糠醛的收率不斷提高，但得到的5-羥甲基糠醛不易被分離，原因在于5-羥甲基糠醛在酸性條件下容易發生聚合并產生腐黑物，也易發生水解生成乙酰丙酸和甲酸，因此在5-羥甲基糠醛的生產過程中，及時分離出5-羥甲基糠醛顯得尤為重要。目前常用于分離5羥甲基糠醛的分離方法包括蒸餾、溶液萃取、膜分離、吸附等。由于5-羥甲基糠醛沸點較高，蒸餾分離存在能耗大、工藝復雜等缺點，溶液萃取則需要溶劑量大，時間長。膜分離由于價格昂貴，膜易被污染而未被廣泛應用；吸附分離過程基于吸附劑對不同吸附質的作用力不同，即吸附的選擇性不同，來實現物質的分離，常用于生物基化學品的分離純化。吸附分離方法操作簡單，成本低，被認為是最有前景的分離方法之一。吸附分離的關鍵是選用合適的吸附劑，常用的吸附劑有沸石、活性炭、離子交換樹脂、超高交聯樹脂等。活性炭和沸石是一類非特異性吸附劑，在水溶液中并不能選擇性的吸附5-羥甲基糠醛，而離子交換樹脂處理重生時會產生大量的酸堿廢水，這些缺點都一定程度地限制了活性炭、沸石、離子交換樹脂在工業上的廣泛應用。超高交聯吸附樹脂是具有剛性的骨架結構，且具備穩定的物理化學性質、較高的機械強度、易于再生循環利用等特點，是一種新型復合功能材料，然而目前超高交聯吸附樹脂的骨架結構大部分以聚苯乙烯為主，但聚苯乙烯的強疏水性而致使樹脂對溶解度大的極性物質的吸附量很小，并且操作很復雜，不利于實際生產利用。現有技術CN201410171630.5公開了一種乙酰胺基修飾的超高交聯型吸附樹脂的制備方法及其應用，該樹脂以氯甲基化聚苯乙烯為單體作為骨架，先后通過胺化和乙酰化兩步修飾，得到的樹脂對苯酚具有較好的選擇吸附性，但酰胺化后得到的樹脂比表面積和孔容均有減少，其中比表面積減少幅度在100～200m²/g，孔容的減少幅度在0.1～0.2cm³/g。另外，氯甲基聚苯乙烯樹脂在制備過程中使用強致癌物質氯甲醚及多取代和二次交聯等副反應的問題。

因此，亟需開發一種具有高吸附容量、高吸附選擇性、價格低廉、容易重生的吸附介質。

發明內容

本發明為克服上述現有技術中的缺陷，提供了一種酰胺基團改性聚苯乙烯系超高交聯吸附樹脂，該樹脂具有高比表面積，能夠選擇性吸附5-羥甲基糠醛，且對5-羥甲基糠醛的吸附容量高達298mg/g干樹脂，5-羥甲基糠醛脫附收率高于99.3％，具有優異的選擇性分離能力。

本發明的另一個目的在于提供一種酰胺基團改性聚苯乙烯系超高交聯吸附樹脂在吸附分離5-羥甲基糠醛中的應用。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：