CN104741098A - 一种用于脱除水中铜离子的树脂材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于树脂合成与应用技术领域，尤其涉及一种脱除水中铜离子的新型树脂材料及其合成方法。以氯乙酰化的聚苯乙烯树脂为原料，在溶剂中与4-氨基咪唑反应，合成了含有氨基咪唑基团的对铜离子具有高吸附活性的树脂材料。本发明制备的树脂材料的结构新颖、性能稳定，制备和使用方法简便，吸附效率高，再生容易，可反复使用。

Description

一种用于脱除水中铜离子的树脂材料的制备方法

技术领域

本发明属于树脂合成与应用技术领域，尤其涉及一种脱除水中铜离子的新型树脂材料及其合成方法。

背景技术

工业生产过程中常常产生含有重金属离子的废水，对环境造成严重危害。铜的冶炼、加工以及电镀等工业生产过程中都会产生大量含铜废水，这种废水排入水体中，会严重影响水的质量，对环境造成污染，因此，工业废水必须经过处理才能达到环境要求。

常用的脱除废水中铜离子的方法如：化学沉淀法、电解法、吸附法、离子交换法、置换法。其中吸附法由于操作简便，不易产生二次污染，而广泛被使用。

发明内容

本发明以氯乙酰化的聚苯乙烯树脂为原料，制备了一种用于除去水中铜离子的树脂材料。制备方法为：以氯乙酰化的聚苯乙烯树脂为原料，在溶剂中与4-氨基咪唑反应，合成了含有氨基咪唑基团的对铜离子具有高吸附活性的新型树脂材料。

其结构式表示为：PS-COCH₂-Amz，其中PS表示聚苯乙烯树脂，Amz表示4-氨基咪唑。

上述制备方法的具体步骤为：

在反应瓶中依次加入1倍重量的4-氨基咪唑，用5-15倍重量的四氢呋喃溶解，室温(25℃)下加入1-5倍重量的干燥的氯乙酰化聚苯乙烯树脂，搅拌加热回流反应4-12小时后，过滤除去溶剂和未反应的4-氨基咪唑，所得固体依次用3-10倍质量的无水乙醇、0.5-5％(质量浓度，下同)浓度的氢氧化钠水溶液以及足量去离子水洗涤，洗涤至中性后自然干燥，得到本发明所需的树脂材料，

其中，本发明的方案及以下各实施例中所采用的氯乙酰化聚苯乙烯树脂是以16-50目的工业品聚苯乙烯小球(反向聚合法制得，二乙烯基苯为交联剂，交联度7％)进行氯乙酰化得到的，氯乙酰化聚苯乙烯树脂的氯含量为13.7％。

上述所制备的用于除去水中铜离子的树脂材料的具体使用方法为：

将树脂材料填充到吸附柱中，连续向吸附柱中注入含有一定浓度铜离子的水溶液，使溶液充分与树脂材料接触后流出吸附柱，流过吸附柱的水溶液中所含铜离子被吸附在树脂材料上，流出吸附柱的水中铜离子含量明显降低。

当吸附柱中的树脂材料被铜离子饱和后，可通过用稀盐酸洗涤再生，再生后的树脂材料可重新用于水中铜离子的脱除。

本发明的优点在于：树脂材料的结构新颖、性能稳定，制备和使用方法简便，吸附效率高，再生容易，可反复使用。

具体实施方式

实施例1、树脂材料的合成

在反应瓶中依次加入4-氨基咪唑30g，四氢呋喃150g，搅拌0.5h使4-氨基咪唑完全溶解后，加入氯乙酰化聚苯乙烯树脂30g，搅拌下加热回流4小时，过滤除去溶剂四氢呋喃和未反应的4-氨基咪唑，所得固体依次用无水乙醇300ml、5％氢氧化钠水溶液500ml洗涤，再去离子水洗涤至中性，自然干燥后得到本发明所述的树脂材料。

实施例2、树脂材料的合成

在反应瓶中依次加入4-氨基咪唑30g，四氢呋喃450g，搅拌0.5h使4-氨基咪唑完全溶解后，加入氯乙酰化聚苯乙烯树脂150g，搅拌下加热回流12小时，过滤除去溶剂四氢呋喃和未反应的4-氨基咪唑，所得固体依次用无水乙醇2000ml、5％氢氧化钠水溶液4000ml洗涤，再去离子水洗涤至中性，自然干燥后得到本发明所述的树脂材料。

实施例3、使用方法及效果

将实施例1合成的树脂材料装填进内径2cm、长度30cm的吸附柱中，连续向吸附柱中注入铜离子含量3500mg/L、pH6.5的硫酸铜水溶液，使溶液充分与树脂材料接触后流出吸附柱，控制流速为1ml/min，持续20h，收集流出溶液总计1.2L，经测定，流出溶液中铜离子含量为27mg/L，铜离子脱除率达到99.23％。

实施例4、使用方法及效果

将实施例2合成的树脂材料装填进内径4cm、长度50cm的吸附柱中，连续向吸附柱中注入铜离子含量3500mg/L、pH6.5的硫酸铜水溶液，使溶液充分与树脂材料接触后流出吸附柱，控制流速为2ml/min，持续50h，收集流出溶液总计6L，经测定，流出溶液中铜离子含量为5.5mg/L，铜离子脱除率达到99.84％。

实施例5、再生使用方法和效果

将按实施例4方法使用后的树脂材料按照以下步骤进行再生：

(1)以50ml/min向吸附柱中树脂注入去离子水，至流出液中不含铜离子；

(2)以15ml/min注入1N的盐酸，至流出液中不含铜离子；

(3)以50ml/min注入去离子水，至流出液为中性；

(4)以5ml/min注入5％氢氧化钠水溶液1000ml；

(5)以50ml/min注入去离子水，至流出液为中性。

再生后的按实施例4方法继续使用，重复再生使用6次后，铜离子脱除率仍能保持在99％以上，具体结果如下表：

再生次数	1	2	3	4	5	6
							铜离子脱除率	99.70％	99.64％	99.52％	99.34％	99.18％	99.09％

对比实施例1：

树脂材料的合成

采用“二乙烯三胺”代替实施例1中的4-氨基咪唑，其余制备工艺均与实施例1相同。

使用方法及效果

采用本对比实施例中合成的树脂材料对水中的铜离子进行吸附，吸附工艺与实施例3中一致。经测定，流出溶液中铜离子含量为355.6mg/L，铜离子除去率达到89.84％。

再生使用方法和效果

将本对比实施例中上述使用后的树脂材料按照实施例5中的步骤进行再生，再生后的树脂材料按本对比实施例中的吸附铜离子方法继续使用，重复再生使用6次后，具体结果如下表：

再生次数	1	2	3	4	5	6
							铜离子除去率	88.34％	86.51％	85.27％	83.64％	81.16％	79.42％

对比实施例2：

树脂材料的合成

采用“三乙烯四胺”代替实施例2中的4-氨基咪唑，其余制备工艺均与实施例2相同。

使用方法及效果

采用本对比实施例中合成的树脂材料对水中的铜离子进行吸附，吸附工艺与实施例4中一致。经测定，流出溶液中铜离子含量为344.05mg/L，铜离子除去率达到90.17％。

再生使用方法和效果

将本对比实施例中上述使用后的树脂材料按照实施例5中的步骤进行再生，再生后的树脂材料按本对比实施例中的吸附铜离子方法继续使用，重复再生使用6次后，具体结果如下表：

再生次数	1	2	3	4	5	6
							铜离子除去率	88.94％	86.65％	85.26％	83.39％	81.81％	79.66％

Claims (5)

1.一种用于除去水中铜离子的树脂材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法为，以氯乙酰化的聚苯乙烯树脂为原料，在溶剂中与4-氨基咪唑反应，合成了含有氨基咪唑基团的对铜离子具有高吸附活性的树脂材料。

2.如权利要求1所述的树脂材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法的具体步骤为，在反应瓶中依次加入1倍重量的4-氨基咪唑，用5-15倍重量的四氢呋喃溶解，并于室温下加入1-5倍重量的干燥的氯乙酰化聚苯乙烯树脂，搅拌加热回流反应4-12小时后，过滤除去溶剂和未反应的4-氨基咪唑，所得固体依次用3-10倍质量的无水乙醇、氢氧化钠水溶液以及去离子水洗涤，洗涤至中性后自然干燥，得到对铜离子具有高吸附活性的树脂材料。

3.如权利要求2所述的树脂材料的制备方法，其特征在于：所述氯乙酰化聚苯乙烯树脂是以16-50目的工业品聚苯乙烯小球进行氯乙酰化得到的，所得氯乙酰化聚苯乙烯树脂的氯含量为13.7％。

4.如权利要求2所述的树脂材料的制备方法，其特征在于：所述氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠的质量浓度为0.5-5％。

5.如权利要求1所述的用于除去水中铜离子的树脂材料的使用方法，其特征在于：将所制备的对铜离子具有高吸附活性的树脂材料填充到吸附柱中，连续向所述吸附柱中注入含有铜离子的水溶液，使溶液充分与所述树脂材料接触后流出吸附柱。