发明内容
发明要解决的技术问题
针对现有的纳米复合吸附剂中无机纳米颗粒颗粒偏大、活性偏低、动力学性能不佳、选择性不高以及结构与性能单一等缺点,本发明的目的是提供一种调控纳米复合吸附剂结构与性能的方法,可控地制备符合实际需求的纳米复合吸附剂,以应用于地表水、地下水或工业废水、生活污水以及其他水中砷、锑、铅和镉等重金属的深度处理。
技术方案
本发明原理:先通过树脂后交联法可调控地制备得到不同交联度的树脂,其交联度为8%-60%,平均孔径为10nm-1nm,比表面积为50-1200m2/g。将不同交联度的树脂作为载体,通过原位沉积的方法将纳米水合氧化铁/纳米水合氧化锰固载,利用不同交联度树脂不同的纳米孔结构调控无机纳米颗粒的大小,从而制备得到具有不同结构与性能的纳米复合吸附剂。其中无机纳米颗粒的负载量分别以铁或锰计质量百分比为3%-15%,粒径0.5-8 nm的比例大于95%。
本发明的技术方案如下:
一种调控纳米复合吸附剂结构和性能的方法,其步骤是:
1)选取纳米孔氯甲基化苯乙烯-二乙烯基苯球体为载体材料;
2)将氯球、硝基苯和ZnCl2以一定比例混合,边搅拌边在油浴锅中缓慢加热,当达到一定温度时,保持恒温,待三者混合物反应一定的时间;
3)反应完成后让树脂自然冷却,取出后用大量乙醇和水冲洗至中性,并用乙醇进行抽提;
4)抽提后的树脂在60℃下烘干,得到具有不同交联度的树脂A;
5)选择合适的纳米无机功能剂B;
6)以树脂吸附剂A为载体,通过原位沉淀法将纳米无机功能剂B固载,得到纳米复合吸附剂。
步骤(2)中的后交联反应过程,氯球与硝基苯的质量体积比范围为1:5-1:10,氯球与ZnCl2的质量比范围为2:1-10:1,,反应温度范围为90-200℃,反应时间范围为1-8h,可以通过不同的氯球、硝基苯和ZnCl2的比例以及不同的反应温度和反应时间来调控得到所需的交联度;步骤(5)中无机金属纳米功能剂的选择依据是根据所针对的目标污染物来选择,无机金属纳米功能剂为纳米水合氧化铁、纳米水合氧化锰。
固定其他反应条件时,随着氯球与硝基苯的质量体积比增大交联度将减小,例如固定氯球与ZnCl2的质量比为3:1,反应温度为150℃,反应时间为8小时,当氯球与硝基苯的质量体积比为1:10时,交联度为60%,1:7时,交联度为45%,1:5时,交联度为30%。固定其他反应条件时,随着氯球与ZnCl2的质量比增大交联度将减小,例如固定氯球与硝基苯的质量体积比为1:10,反应温度为150℃,反应时间为8小时,当氯球与ZnCl2的质量比为2:1时,交联度为60%,4:1时,交联度为50%,10:1时,交联度为40%。固定其他反应条件时,随着反应温度的升高交联度将增大,例如固定氯球与硝基苯的质量体积比为1:10,氯球与ZnCl2的质量比为3:1,反应时间为8小时,当反应温度为150℃时,交联度为60%, 120℃时,交联度为40%,90℃时,交联度为30%。固定其他反应条件时,随着反应时间的加长交联度将增大,例如固定氯球与硝基苯的质量体积比为1:10,氯球与ZnCl2的质量比为3:1,反应温度150℃,当反应时间为8小时时,交联度为60%, 5小时时,交联度为50%,1小时时,交联度为20%。
可调控交联度的聚合物载体的交联度范围为8%-60%,平均孔径为1-10 nm,这部分纳米孔体积(即孔容)占有机骨架所有孔总体积的比例≥90%;
步骤(6)中原位沉淀法具体为:若无机功能剂B为纳米水合氧化铁,则先将树脂A与FeCl3溶液(0.5-2mol/L)混合搅拌24小时,过滤后再与0.5-2mol/LNaOH溶液混合搅拌24小时,过滤后用大量水冲洗至中性,60℃烘干,得到载HFO纳米复合吸附剂;
步骤(6)中原位沉淀法具体为:若无机功能剂B为纳米水合氧化锰,则先将树脂A与MnSO4溶液(0.5-2mol/L)混合搅拌24小时,过滤后再与0.5-2mol/L NaClO溶液混合搅拌24小时,过滤后用大量水冲洗至中性,60℃烘干,得到载HMO纳米复合吸附剂。
有益效果
本发明提供了一种调控纳米复合吸附剂结构与性能的方法。与现有的制备方法相比,其优势主要有:
(1)本方法可以通过可控的树脂后交联法制备具有不同纳米孔结构的载体,其平均孔径主要集中于1-10 nm,比表面积50-1200 m2/g;
(2)通过调控树脂载体的孔结构,可间接调控无机纳米颗粒的分布和大小;
(3)以不同交联度树脂为载体所制备得到的纳米复合剂具有不同的结构与性能,可根据实际需求进行可调控的制备。
具体实施方式
实施例1
有含As(III)模拟废水(水体pH约为6,砷的浓度为5 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为0 ppm),分析发现砷初始浓度较高,不含背景离子,需要一种动力学快,吸附容量大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为60%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至150℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为60%,比表面积为1200m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的60%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为1.2nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟As(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为10000BV,出水砷的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,砷的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
BV:树脂床体积。
实施例2
有含As(III)模拟废水(水体pH约为6,砷的浓度为1 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为500 ppm),分析发现砷初始浓度适中,背景离子很高,需要一种吸附选择性很好,同时动力学较快,吸附容量较大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为40%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至120℃,保持恒温反应6小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为40%,比表面积为600m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的40%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.5nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟As(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为25000BV,出水砷的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,砷的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
实施例3
有含As(III)模拟废水(水体pH约为6,砷的浓度为1 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为50 ppm),分析发现砷初始浓度适中,背景离子浓度较低,需要一种吸附容量大、动力学较快,且抗竞争性较好的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此选择交联度约为50%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至120℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为50%,比表面积为900m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的50%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.0nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟As(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为32000BV,出水砷的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,砷的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
实施例4
有含As(III)模拟废水(水体pH约为6,砷的浓度为1 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为0 ppm),分析发现砷初始浓度适中,不含背景离子,需要一种动力学快,吸附容量大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为60%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至150℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为60%,比表面积为1200m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的60%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为1.2nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟As(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为40000BV,出水砷的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,砷的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
BV:树脂床体积。
实施例5
有含As(III)模拟废水(水体pH约为6,砷的浓度为0.2 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为500 ppm),分析发现砷初始浓度较低,背景离子相对很高,需要一种吸附选择性很好,同时动力学较快,吸附容量较大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为40%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至120℃,保持恒温反应6小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为40%,比表面积为600m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的40%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.5nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟As(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为45000BV,出水砷的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,砷的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
实施例6
有含As(III)模拟废水(水体pH约为6,砷的浓度为1 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为50 ppm),分析发现砷初始浓度适中,背景离子浓度较低,需要一种吸附容量大、动力学较快,且抗竞争性较好的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此选择交联度约为50%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、200ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至150℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为46%,比表面积为800m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的46%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为1.8nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟As(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为34000BV,出水砷的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,砷的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
BV:树脂床体积。
实施例7
有含As(III)模拟废水(水体pH约为6,砷的浓度为1 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为50 ppm),分析发现砷初始浓度适中,背景离子浓度较低,需要一种吸附容量大、动力学较快,且抗竞争性较好的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此选择交联度约为50%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、200ml硝基苯与5gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至150℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为50%,比表面积为900m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的50%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.0nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟As(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为32000BV,出水砷的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,砷的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
BV:树脂床体积。
实施例8
有含Sb(III)模拟废水(水体pH约为6,锑的浓度为5 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为0 ppm),分析发现锑初始浓度较高,不含背景离子,需要一种动力学快,吸附容量大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为60%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至150℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为60%,比表面积为1200m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的60%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为1.2nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Sb(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为8000BV,出水锑的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,锑的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
BV:树脂床体积。
实施例9
有含Sb(III)模拟废水(水体pH约为6,锑的浓度为1 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为500 ppm),分析发现锑初始浓度适中,背景离子很高,需要一种吸附选择性很好,同时动力学较快,吸附容量较大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为40%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至120℃,保持恒温反应6小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为40%,比表面积为600m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的40%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.5nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Sb(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为20000BV,出水锑的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,锑的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
实施例10
有含Sb(III)模拟废水(水体pH约为6,锑的浓度为1 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为50 ppm),分析发现锑初始浓度适中,背景离子浓度较低,需要一种吸附容量大、动力学较快,且抗竞争性较好的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此选择交联度约为50%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至120℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为50%,比表面积为900m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的50%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.0nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Sb(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为28000BV,出水锑的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,锑的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
实施例11
有含Sb(III)模拟废水(水体pH约为6,锑的浓度为1 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为0 ppm),分析发现锑初始浓度适中,不含背景离子,需要一种动力学快,吸附容量大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为60%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至150℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为60%,比表面积为1200m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的60%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为1.2nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Sb(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为35000BV,出水锑的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,锑的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
BV:树脂床体积。
实施例12
有含Sb(III)模拟废水(水体pH约为6,锑的浓度为0.2 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为500 ppm),分析发现锑初始浓度较低,背景离子相对很高,需要一种吸附选择性很好,同时动力学较快,吸附容量较大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为40%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至120℃,保持恒温反应6小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为40%,比表面积为600m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的40%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.5nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Sb(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为40000BV,出水锑的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,锑的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
实施例13
有含Sb(III)模拟废水(水体pH约为6,锑的浓度为1 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为50 ppm),分析发现锑初始浓度适中,背景离子浓度较低,需要一种吸附容量大、动力学较快,且抗竞争性较好的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此选择交联度约为50%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、200ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至120℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为46%,比表面积为800m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的46%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为1.8nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Sb(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为30000BV,出水锑的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,锑的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
实施例14
有含Sb(III)模拟废水(水体pH约为6,锑的浓度为1 ppm,背景离子Cl-、SO4 2-、HCO3 -、SiO3 2-均为50 ppm),分析发现锑初始浓度适中,背景离子浓度较低,需要一种吸附容量大、动力学较快,且抗竞争性较好的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此选择交联度约为50%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、200ml硝基苯与5gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至150℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为50%,比表面积为900m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.5 M FeCl3 2.5 L和含20g NaOH的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的46%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化铁的固载量(以Fe计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化铁直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.0nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Sb(III)微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为20000BV,出水锑的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,锑的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
实施例15
有含Pb模拟废水(水体pH约为6,铅的浓度为10 ppm,背景离子Ca2+、Mg2+、Na+均为0 ppm),分析发现铅初始浓度较高,不含背景离子,需要一种动力学快,吸附容量大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为60%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至150℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为60%,比表面积为1200m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.0 M MnSO4 2.5 L和含20g NaClO的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的60%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化锰的固载量(以Mn计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化锰直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为1.2nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Pb微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为15000BV,出水铅的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,铅的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
BV:树脂床体积。
实施例16
有含Pb模拟废水(水体pH约为6,铅的浓度为2 ppm,背景离子Ca2+、Mg2+、Na+均为500 ppm),分析发现铅初始浓度适中,背景离子很高,需要一种吸附选择性很好,同时动力学较快,吸附容量较大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为40%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至120℃,保持恒温反应6小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为40%,比表面积为600m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.0 M MnSO4 2.5 L和含20g NaClO的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的40%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化锰的固载量(以Mn计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化锰直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.5nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Pb微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为32000BV,出水铅的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,铅的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
实施例17
有含Pb模拟废水(水体pH约为6,铅的浓度为2 ppm,背景离子Ca2+、Mg2+、Na+均为50 ppm),分析发现铅初始浓度适中,背景离子浓度较低,需要一种吸附容量大、动力学较快,且抗竞争性较好的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此选择交联度约为50%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至120℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为50%,比表面积为900m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.0 M MnSO4 2.5 L和含20g NaClO的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的50%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化锰的固载量(以Mn计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化锰直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.0nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Pb微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为44000BV,出水铅的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,铅的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
实施例18
有含Pb模拟废水(水体pH约为6,铅的浓度为2 ppm,背景离子Ca2+、Mg2+、Na+均为0 ppm),分析发现铅初始浓度适中,不含背景离子,需要一种动力学快,吸附容量大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为60%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至150℃,保持恒温反应5小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提8小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为60%,比表面积为1200m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.0 M MnSO4 2.5 L和含20g NaClO的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的60%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化锰的固载量(以Mn计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化锰直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为1.2nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Pb微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为50000BV,出水铅的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,铅的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
BV:树脂床体积。
实施例19
有含Pb模拟废水(水体pH约为6,铅的浓度为0.4 ppm,背景离子Ca2+、Mg2+、Na+均为500 ppm),分析发现铅初始浓度较低,背景离子相对很高,需要一种吸附选择性很好,同时动力学较快,吸附容量较大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为40%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至120℃,保持恒温反应6小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为40%,比表面积为600m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.0 M MnSO4 2.5 L和含20g NaClO的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的40%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化锰的固载量(以Mn计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化锰直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.5nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Pb微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为60000BV,出水铅的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,铅的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
实施例20
有含Cd模拟废水(水体pH约为6,镉的浓度为10 ppm,背景离子Ca2+、Mg2+、Na+均为0 ppm),分析发现镉初始浓度较高,不含背景离子,需要一种动力学快,吸附容量大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为60%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至150℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为60%,比表面积为1200m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.0 M MnSO4 2.5 L和含20g NaClO的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的60%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化锰的固载量(以Mn计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化锰直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为1.2nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Cd微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为12000BV,出水镉的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,镉的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
BV:树脂床体积。
实施例21
有含Cd模拟废水(水体pH约为6,镉的浓度为2 ppm,背景离子Ca2+、Mg2+、Na+均为500 ppm),分析发现镉初始浓度适中,背景离子很高,需要一种吸附选择性很好,同时动力学较快,吸附容量较大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为40%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至120℃,保持恒温反应6小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为40%,比表面积为600m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.0 M MnSO4 2.5 L和含20g NaClO的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的40%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化锰的固载量(以Mn计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化锰直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.5nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Cd微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为30000BV,出水镉的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,镉的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
实施例22
有含Cd模拟废水(水体pH约为6,镉的浓度为2 ppm,背景离子Ca2+、Mg2+、Na+均为50 ppm),分析发现镉初始浓度适中,背景离子浓度较低,需要一种吸附容量大、动力学较快,且抗竞争性较好的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此选择交联度约为50%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至120℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为50%,比表面积为900m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.0 M MnSO4 2.5 L和含20g NaClO的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的50%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化锰的固载量(以Mn计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化锰直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.0nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Cd微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为38000BV,出水镉的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,镉的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
实施例23
有含Cd模拟废水(水体pH约为6,镉的浓度为2 ppm,背景离子Ca2+、Mg2+、Na+均为0 ppm),分析发现镉初始浓度适中,不含背景离子,需要一种动力学快,吸附容量大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为60%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至150℃,保持恒温反应8小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为60%,比表面积为1200m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.0 M MnSO4 2.5 L和含20g NaClO的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的60%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化锰的固载量(以Mn计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化锰直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为1.2nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Cd微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为45000BV,出水镉的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,镉的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。
BV:树脂床体积。
实施例24
有含Cd模拟废水(水体pH约为6,镉的浓度为0.4 ppm,背景离子Ca2+、Mg2+、Na+均为500 ppm),分析发现镉初始浓度较低,背景离子相对很高,需要一种吸附选择性很好,同时动力学较快,吸附容量较大的纳米复合吸附剂来对其进行处理,因此应选择交联度约为40%的树脂作为复合吸附剂的载体。
将30g苯乙烯-二苯乙烯氯球、300ml硝基苯与10gZnCl2混合,边搅拌边以2℃/min的速度缓慢加热直至120℃,保持恒温反应6小时,反应完成后让体系自然冷却,树脂取出后用无水乙醇抽提5小时,在60℃下烘干5小时,得到高交联度的树脂(交联度为40%,比表面积为600m2/g,1-10nm纳米孔总体积占有机骨架所有孔体积的比例为95%)。依次让2.0 M MnSO4 2.5 L和含20g NaClO的混合溶液150 ml缓慢通过50ml(约30g)之前制备的40%交联度的树脂,离心脱水后热处理得到水合氧化锰的固载量(以Mn计)为10%的纳米复合吸附剂(其中水合氧化锰直径范围0.5-8 nm的比例高于99%,其平均直径为2.5nm),将其装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360 mm),将模拟Cd微污染水体以500ml/h的流量通过树脂床层,处理量为50000BV,出水镉的浓度降到5 ppb以下。
用200 ml 浓度为NaOH(4%)-NaCl(8%)的混合溶液在50±5℃的温度下以100 ml/h的流量顺流通过树脂床层进行脱附,镉的脱附率>99%,脱附后的树脂重复作为负载母体。