CN104511274B - 一种用于重金属离子吸附的负载型树脂的制备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环境保护领域，具体涉及一种用于重金属离子吸附的高分子材料改性吸附树脂制备方法。本发明的制备过程包括：三聚氰胺甲醛羟基化、树脂的负载聚合。本发明原材料来源广泛，制备步骤简单，反应条件温和，易于进行大规模生产，同时本发明制备的负载型树脂对部分重金属离子的一次吸附率达到99%。

Description

一种用于重金属离子吸附的负载型树脂的制备
技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种用于重金属离子吸附的高分子材料改性吸附树脂制备方法及其吸附性能。
背景技术
随着工业的不断发展，工业生产中大量排放重金属废水（含有铜、镉、铬、镍、锌等重金属离子），对我们的水环境造成了严重的危害。水体中的重金属离子通过食物链，在人体内累积,对人体伤害极大，因此如何高效快速的去除废水中的重金属离子显得尤为重要。
目前重金属废水处理最常用的方法有化学沉淀法、电化学法、离子交换法等。化学沉淀法虽然能处理重金属废水，但其高额的成本以及二次污染使其很难大面积应用,例如:氢氧化物沉淀法,会产生含重金属污泥,导致二次污染，增加成本；若废水中重金属离子是以络合形式存在,则很可能导致废水中重金属离子超标，还需再一步处理；在含有硫酸根的酸性废水中,会产生大量的硫酸钙废渣。电化学法单位槽体处理量小，电流效率低，因而在实践中很难取得突破，即使增大维级，效率提高也并不明显，而且能耗太高，性价比太低。离子交换法虽然去除效果较好，但是一套20t/h的机组投资在50万左右，还需后续投入，成本比电化学法还要再高百分之五十，所以其只适合于贵金属，不太适合处理重金属废水。各种各样的问题局限了现有技术的推广及应用，因此吸附法以其优良的性能逐渐走入人们的视野。现有的吸附剂存在吸附率低、结构复杂且合成困难、使用繁琐、成本高等缺点，本发明很好的解决了以上问题。
本发明在现有吸附剂的基础上合成了一种新型吸附剂。原位聚合，性能稳定，不会出现裹附、脱落；用氨水易洗脱，易重复利用；树脂有独特的网状结构，多配位点捕获金属离子，吸附性能好；主要原材料三聚氰胺、甲醛、碳酸钠等来源广泛，价格低廉，生产成本低；操作步骤简单，反应条件温和，能耗低；对重金属离子铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、钨、钼、金、银等均有良好的去除效果，尤其是铜、铅吸附率高达95%。利用该吸附剂吸附处理流程不会产生二次污染。树脂结构如下式：
发明内容
无机微纳米负载型三聚氰胺甲醛多配位点螯合吸附树脂的制备方法及其对重金属离子的吸附性能
具体步骤如下：
无机微纳米负载型三聚氰胺甲醛多配位点螯合吸附树脂的制备
（1）甲醛水溶液用碳酸钠溶液调节pH，然后与三聚氰胺反应得六羟甲基三聚氰胺;（2）六羟甲基三聚氰胺溶于异丁醇中，调节溶液的pH,加入一定量的二氧化钛反应后过滤、干燥得白色产品。
螯合吸附树脂对重金属离子的吸附性能
将树脂与金属离子原液混合，在一定温度、一定时间下震荡，取震荡后的清液，测其离子浓度。
具体实施方式
实施例1:（1）量取100ml甲醛水溶液倒入三口烧瓶中，80℃加热，用碳酸钠溶液调节PH为8-9，降温至60℃，称取20.00g三聚氰胺分三次间隔五分钟加入烧瓶中，反应1h，过滤干燥，得六羟甲基三聚氰胺20.00g;（2）取5.00g溶于30ml异丁醇中，调节PH为5,60℃加热使其完全溶解，加入1.00g二氧化钛，升温至90℃，计时反应2h。降温至70℃，加入3.00g三聚氰胺终结反应，过滤干燥得产品,树脂与二氧化钛的比例为5:1。
实施例2:（1）量取100ml甲醛水溶液倒入三口烧瓶中，80℃加热，用碳酸钠溶液调节PH为8-9，降温至60℃，称取20.00g三聚氰胺分三次间隔五分钟加入烧瓶中，反应1h，过滤干燥，得六羟甲基三聚氰胺20.00g；（2）取5.00g溶于30ml异丁醇中，调节PH为5,60℃加热使其完全溶解，加入1.00g三氧化铝，升温至90℃，计时反应2h。降温至70℃，加入3.00g三聚氰胺终结反应，过滤干燥得产品,树脂与三氧化铝的比例为5:1。
实施例3: 制备方法如实例1,取1.00g二氧化钛负载型三聚氰胺甲醛树脂与100ml2×10-3mol/L的Cu2+一并加入250ml的三口烧瓶中,30℃下搅拌4h,用原子吸收分光光度计法测定，计算其吸附率为99%。
实施例4：制备方法如实例1,树脂与二氧化钛的比例为1:1.取1.00g二氧化钛负载型三聚氰胺甲醛树脂与100ml 2×10-3mol/L的Cu2+一并加入250ml的三口烧瓶中,30℃下搅拌4h,用原子吸收分光光度计法测定，计算其吸附率为95%。
实施例5：制备方法如实例1,取1.00g二氧化钛负载型三聚氰胺甲醛树脂与100ml2×10-3mol/L的Pb2+一并加入250ml的三口烧瓶中,30℃搅拌4h, 用原子吸收分光光度计法测定，计算其吸附率为95%。
实施例6：制备方法如实例1，取1.00g二氧化钛负载型三聚氰胺甲醛树脂，与100ml2×10-5mol/L的Pb2+一并加入250ml的三口烧瓶中,搅拌,测其吸附率为99%。

Claims (5)

1.一种用于重金属离子吸附的负载型树脂的制备，该树脂可以吸附铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、钨、钼、金、银重金属离子；
其制备步骤如下：
（1）甲醛水溶液中加入三聚氰胺进行羟基化反应；
（2）加入载体进行原位聚合并负载；
步骤（1）中羟基化反应温度为60-80℃；
步骤（1）中羟基化反应控制溶液的pH为8-10；
三聚氰胺用量与甲醛的质量比例为5:1；
反应过程中分批加入三聚氰胺，添加次数为2-5次，添加间隔时间为3-10分钟；
步骤（2）反应温度为70-90℃，反应pH值控制在4-7，反应时间为1-4小时；
载体为二氧化钛，树脂与载体的质量比为5:1。
2.根据权利要求1 所述的一种用于重金属离子吸附的负载型树脂的制备，其特征在于：步骤(1)中羟基化反应温度为70℃。
3.根据权利要求1 所述的一种用于重金属离子吸附的负载型树脂的制备，其特征在于：步骤(1)中羟基化反应控制溶液的pH为9。
4.根据权利要求1 所述的一种用于重金属离子吸附的负载型树脂的制备，其特征在于：反应过程中分四次加入三聚氰胺，每批间隔五分钟。
5.根据权利要求1 所述的一种用于重金属离子吸附的负载型树脂的制备，其特征在于：步骤（2）中反应温度为80℃；反应的pH值控制在5；反应时间为2h。
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