CN107262072A - 一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,属于废水处理的纳米复合树脂吸附剂的工业生产领域,具体地说,涉及一种反应物料可回收套用的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法。制备步骤包括(A)制备锆盐溶液;(B)将强碱性阴离子树脂分批加入锆盐溶液中,搅拌、浸渍,锆盐溶液回收套用;(C)干燥;(D)通过添加氢氧化钠溶液碱化,得到载锆纳米复合树脂,碱液回收套用;(E)添加盐酸溶液中和;以及(F)水洗。本发明载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法中,清洗液、锆盐溶液、碱液、酸液、乙醇等物料都可以再次回收套用,极大地降低了生产成本和环境污染,符合目前国家的节能减排产业政策,适宜工业化推广。
Description
技术领域
本发明属于废水处理的纳米复合树脂吸附剂的工业生产领域,涉及一种以强碱性阴离子交换树脂为载体的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,具体地说,涉及一种反应物料可回收套用的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法。
背景技术
随着现代化的发展,工业废水、生活污水、饮用水、河道湖泊水体中的中低浓度(5mg/L以下)无机阴离子污染物大量存在,所述无机阴离子包括但不限于磷酸根、亚磷酸根、次磷酸根、砷酸根、亚砷酸根、氟离子、溴离子、高磷酸根、硒酸根等,它们对环境、生物体和人类等具有毒性,而且导致水体富营养化。为有效去除水体中的这类无机阴离子污染,世界各国开发了多种方法,包括化学沉淀法、电絮凝法、生物法、吸附法、结晶法以及膜分离法等,其中使用负载金属氧化物和水合氧化物的阴、阳离子树脂吸附剂的吸附法被认为是最经济有效的方法之一。
水合氧化锆(简称HZO)由Zr(OH)4低温脱水而成,是一种典型的两性氧化物。随着溶液pH变化,HZO表面可发生质子化和去质子化反应,还能与某些离子型污染物发生路易斯酸碱作用,常被用来作为阴离子吸附剂,关于这一类吸附剂有不少报道。例如,中国发明专利,授权公告号:CN102942239A,授权公告日:2014年4月9日,公开了一种聚合物基复合材料的制备方法,该专利中将纳米氧化锆有效负载在阴离子交换树脂的孔道内,制得的含锆纳米复合树脂吸附剂对上述无机阴离子污染物有较强的吸附作用。但该方法仅限于实验室的小试范围,由于物料处理量的大小悬殊,实验室制备和化工生产之间的差异巨大,当反应从实验室小试被放大成工业化制备的规模时,反应物分子的活动空间变大了,导致在反应开始后,参加反应的分子碰撞的几率变小,因而工业化生产与实验室制备在相同的时间内是得不到相同的转化率的;一般需通过加热、浓缩之类手段来达到相同转化率,但会增加成本。
实验室制法常考虑的是快速和便捷,而化工生产时常考虑的是经济及产量。该专利在实验室中合成树脂骨架步骤繁多,耗时过长,单位成本高,而本发明中直接使用多种不同市售树脂产品,可以生产出不同的载锆纳米复合树脂吸附剂,节省工序,节约时间和成本。
此外,大规模生产过程中还需考虑如传热、传质、流动与混合等因素,因此实验室研究成果很难直接应用于工业生产中。而且实验室的物料反应后直接废弃即可,但工业生产中必须要考虑环境友好性、成本、产率等等,因此必须开发出物料可循环套用的适合于工业生产的技术方案。
实验室一次性混合固液比在1:10的反应物料,这是放热反应,因为固体量少,所以热量及时分散了,树脂固体能充分分散在锆盐溶液中,锆离子也能顺利地均匀占据树脂孔道。但放大到化工生产的量,使用一次性混合显然不可行。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对现有技术中已存在一些针对水体中的中低浓度(5mg/l以下)无机阴离子污染物的纳米复合树脂吸附剂的实验室规模的制备方法很难直接应用于工业生产中的问题,本发明提供了一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法。它解决了大量生产原料混合时的传热、传质、流动的问题,适应工业化制备的需求。
2.技术方案
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,包括以下步骤:
(A)制备锆盐溶液:将锆盐溶于酸性水溶液中,得到质量分数为20-60%的锆盐溶液;得到了在酸性水溶液中存在的锆阳离子。
(B)盐浸:将经清洗干燥预处理的强碱性阴离子树脂分批加入步骤(A)的锆盐溶液中,在20-60℃下连续搅拌1-2h,过滤得到载锆树脂中间体;
在强碱性阴离子树脂分批加入锆盐溶液过程中,由于锆阳离子过量,其易于进入并占据树脂孔道,并且反应的热量逐渐传递,不超过60℃,利用了反应热量,无需另外加热。解决了大量生产原料混合时的传热、传质、流动问题,并且锆盐溶液回收后继续加入反应装置中直接使用,物料流转少,生产效率高。
(C)第一干燥:将来自步骤(B)的载锆树脂中间体真空加热干燥;使载锆树脂中间体的含水量降低,以免进入树脂孔道中的锆阳离子随着溶液酸度增加而溶出,第一干燥后,锆阳离子固定在强碱性阴离子树脂孔道中;
(D)碱化:将来自步骤(C)经干燥的载锆树脂中间体分批加入氢氧化钠溶液中,所述经干燥的载锆树脂中间体与所述氢氧化钠溶液质量比为1:1.5-1:3,反应1-2h,得到载锆纳米复合树脂;在于使负载于强碱性阴离子树脂骨架孔道里的锆阳离子与氢氧根在原位反应形成氢氧化锆沉淀而固定在强碱性阴离子树脂骨架孔道中;
(E)转型中和:随后在搅拌下,向步骤(D)的载锆纳米复合树脂中添加质量浓度为1-2%的盐酸来调节所述载锆纳米复合树脂的pH至中性,再搅拌反应1-2h,将反应后的溶液泵出,在下一批次生产中套用;步骤(E)的目的是将步骤(D)中树脂碱化所带有的氢氧根置换为氯离子;
(F)水洗:用自来水清洗载锆纳米复合树脂3-5次,滤干水分,得到载锆纳米复合树脂吸附剂产品,所述产品含水率40-60%,锆含量为5-30%。
优选地,步骤(B)中所述强碱性阴离子树脂的骨架选自聚苯乙烯二乙烯苯或聚丙烯酸,骨架上所带的官能基团选自季铵基、叔胺基、吡啶或嘧啶。
优选地,步骤(B)中所述强碱性阴离子树脂与所述锆盐溶液质量比为1:1.5-1:3,这个比例能保证锆盐比强碱性阴离子树脂过量,便于所有的强碱性阴离子树脂的孔道中均有锆盐负载其中,但出于成本上的考虑,无需过量太多。
优选地,步骤(C)的干燥条件是真空度为0.05-0.2MPa,温度为30-80℃,所述载锆树脂中间体含水率达到20-70%。
优选地,所述锆盐选自氧氯化锆或碳酸锆,所述酸性水溶液选自20-30%盐酸、20-50%硫酸或20-30%硝酸。
优选地,在步骤(E)与步骤(F)之间还包括:
醇洗:以乙醇与所述载锆纳米复合树脂比率为1:0.6-1:1的质量比添加乙醇,搅拌1h后,滤出所述载锆纳米复合树脂,滤得的乙醇在下一批次生产中套用;
第二干燥:将所述经醇洗的载锆纳米复合树脂真空干燥,在真空度为0.05-0.2MPa下,加热至30-80℃,至含水率达到25-40%,静置12-24h后用于步骤(F)。
优选地,步骤(B)中所述强碱性阴离子树脂分批加入的速度控制在15min内不超过1/10的强碱性阴离子树脂添加量;回收滤出的锆盐母液,在下一批次生产中套用。
优选地,步骤(D)中氢氧化钠溶液质量浓度为11%-50%,所述分批加入的速度控制在15min内不超过1/10的载锆树脂中间体添加量。
优选地,步骤(D)中向氢氧化钠溶液加入氯化钠溶液。
优选地,步骤(D)中反应后将碱液泵出,在下一批次生产中套用。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下有益效果:
(1)本发明提供了一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,更具体而言,涉及一种反应物料可回收套用的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法。在所述方法中,将过滤得到的锆盐母液直接回收添加于下一批次生产中,节省了锆盐原料,并且由于不断回收套用,溶液中的氯离子含量逐渐富集,高浓度的氯离子使树脂吸附剂孔道中的纳米氧化锆负载更牢固,锆不易溶出;并且由于反应物料的回收套用,充分利用了反应过程中生成的盐,无需另外添加氯化钠,节省了工序和成本;
(2)本发明的一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,与现有技术相比,合理安排生产步骤,解决了大量生产原料混合时的传热、传质、流动的问题,适应工业化制备的需求;而且除反应过程中的少量损耗外,清洗液、锆盐溶液、碱液、酸液、乙醇等物料都可以再次回收套用,极大地降低了生产成本和环境污染,符合目前国家的节能减排产业政策,适宜工业化推广;
(3)本发明的一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,步骤(B)的盐浸在强碱性阴离子树脂分批加入锆盐溶液过程中,由于锆阳离子过量,其易于进入并占据树脂孔道,并且反应的热量逐渐传递,不超过60℃,利用了反应热量,无需另外加热。解决了大量生产原料混合时的传热、传质、流动问题,并且锆盐溶液回收后继续加入反应装置中直接使用,物料流转少,生产效率高;
(4)本发明的一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,步骤(C)的第一干燥,将来自步骤(B)的载锆树脂中间体真空加热干燥;使载锆树脂中间体的含水量降低,以免进入树脂孔道中的锆阳离子随着溶液酸度增加而溶出,第一干燥后,锆阳离子固定在强碱性阴离子树脂孔道中;
(5)本发明的一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,步骤(D)的碱化,在于使负载于强碱性阴离子树脂骨架孔道里的锆阳离子与氢氧根在原位反应形成氢氧化锆沉淀而固定在强碱性阴离子树脂骨架孔道中;
(6)本发明的一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,反复套用的过程中物料含有富集的氯离子,这些氯离子促进锆进入树脂,并固载在树脂孔道内,随着生产次数的反复,以及反应物料的反复套用,氯离子逐渐富集,总体的平均生产率会提高;
(7)本发明的一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,创造性的通过分批加料、持续搅拌及回收套用反应物料,来控制传热、传质、流动与混合效果,使反应温度保持在20-60℃,使传质更均匀,以便锆离子均匀占据树脂孔道,最终得到意料不到的高转化率。
附图说明
图1为本发明载锆纳米复合树脂吸附剂工业制备方法的步骤示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,包括如下具体步骤:
(1)原料清洗干燥
首先将市售的NDA900型树脂原料加入滤车中,每批次投放2t树脂,加入2t左右甲醇溶液,在20-45℃条件下间歇搅拌、静置1h后,重力过滤滤出甲醇溶液,滤出的甲醇溶液返回蒸馏系统进行蒸馏后重复使用;
接着将树脂转移至真空干燥器中,采用水浴加热至30-60℃,同时保持真空度为0.05-0.2MPa,当含水率降低至15-30%后卸料,得到洗净的NDA900型树脂。
(2)锆盐浸渍干燥
在6000L反应釜中加入1-2t氧氯化锆(市售)和20%盐酸,配制成3000L锆盐溶液,其中锆盐质量分数为20-60%;
盐浸:将经过清洗干燥预处理后的NDA900型树脂分批加料至反应釜中,在30-60℃下,持续搅拌1-2h;
盐浸反应后,将反应液和所得的载锆树脂中间体直接卸料至滤车中,滤车用叉车置于高处,过滤,将滤出的锆盐母液存至吨桶中,在下一批次生产中直接套用。
(3)碱化
在反应釜内配制3000L 11%-50%质量浓度的NaOH溶液,采用真空泵将步骤(2)中滤出的载锆树脂中间体抽至该反应釜内,每次投料量为2t载锆树脂中间体,反应1-2h,获得载锆纳米复合树脂,反应完毕后,采用隔膜泵将碱液从反应釜底部抽至高位槽中,在下一批次生产中直接套用;
(4)转型中和
从高位计量槽向反应釜内分批投加质量浓度为1%的盐酸,充分搅拌反应1-2h,测试所得的载锆纳米复合树脂pH为中性时,结束该转型反应,采用隔膜泵将反应后的溶液泵至高位槽中,在下一批次生产中直接套用;
(5)醇洗
采用真空泵抽取乙醇至上述反应釜中,搅拌,进行醇洗,乙醇投加量为1t/0.6t树脂,搅拌反应1h后,直接卸料至滤车中,采用叉车将滤车置于高位进行滤干,滤出的乙醇再套用1次,套用完成后返回蒸馏系统进行重新蒸馏使用;
将醇洗完成后的载锆纳米复合树脂转移至真空干燥器中,在真空度为0.05-0.2MPa下,加热至30-80℃,所述树脂含水率降低至25-40%,静置12-24h;
(6)水洗、装袋
采用自来水进行清洗3-5次,滤车滤干水分后即可按照标重进行装袋,此产品为成品的载锆纳米复合树脂吸附剂。
本实施例中反应原料是锆盐,加酸溶解后成为锆阳离子,与树脂吸附剂混合后锆离子进入树脂孔道,再通过氢氧化钠调节pH值,使孔道中的锆形成纳米氧化锆,最终形成的吸附剂产品就是载锆纳米复合树脂吸附剂,这里载的锆就是纳米氧化锆。
实施例2载锆纳米复合树脂吸附剂产品的理化指标和应用性能的试验方法
1、外观
用目视的方法进行,本发明产品外观为湿润状浅黄色球状颗粒,无正常视力可见的机械杂质。
2、理化指标
2.1试样预处理:采用去离子水反复清洗试样,直至出水澄清透明,pH呈中性即可。
2.2纳米颗粒按JY/T 011-1996规定的方法进行:
纳米颗粒(以≤100nm计),≥20%。
2.3锆含量的质量分数参照HJ/T0166-2004规定的微波消解法进行样品预处理后按GB/T15072.18-2008规定的方法进行样品测定:
锆含量的质量分数为6.0%-9.0%。
2.4含水量的质量分数按GB/T 5757-2008规定的方法进行:
含水量的质量分数为60%-68%;
2.5湿视密度按GB/T 8331-2008规定的方法进行:
湿视密度为0.50g/mL-0.60g/mL。
2.6范围粒度按GB/T 5758-2001规定的方法进行:
范围粒度(0.31mm-1.25mm),≥95.0%。
2.7有效粒径按GB/T 5758-2001规定的方法进行:
有效粒径为0.45mm-0.55mm。
3、应用性能
氟离子的去除率:≥60.0%
砷酸根的去除率:≥85.0%
磷酸根的去除率:≥80.0%
本发明所述的树脂可选自以下树脂:江苏南大环保科技有限公司的NDA900、NDA88、NDA99、NDA301、NDA201、西安蓝晓科技有限公司D201、D301、浙江争光树脂厂D201、D301、美国陶氏公司的Amberlite 296、Amberlite 310型树脂。
实施例3
一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,包括以下步骤:
(A)制备锆盐溶液:将锆盐溶于酸性水溶液中,得到质量分数为20%-60%的锆盐溶液;得到了在酸性水溶液中存在的锆阳离子,所述锆盐选自氧氯化锆或碳酸锆,所述酸性水溶液选自20-30%盐酸、20-50%硫酸或20-30%硝酸。
在工业大批量生产中选择该质量分数范围的锆盐溶液,当锆盐溶液的浓度低于20%时不利于反应进行,导致成品树脂(指强碱性阴离子树脂)上的锆负载率低,致使载锆纳米复合树脂吸附剂的产率低;当锆盐溶液的浓度高于60%时,会造成锆盐在成品树脂孔道口析出,堵塞孔道口。
(B)盐浸:将经清洗干燥预处理(即与实施例1中(1)原料清洗干燥的步骤一样)的强碱性阴离子树脂分批加入步骤(A)的锆盐溶液中,在20-60℃下连续搅拌1-2h,过滤得到载锆树脂中间体;
步骤(B)中所述强碱性阴离子树脂的骨架选自聚苯乙烯二乙烯苯或聚丙烯酸,骨架上所带的官能基团选自季铵基、叔胺基、吡啶或嘧啶;实验室制法(背景技术中公开号为CN102942239A)常考虑的是快速和便捷,而化工生产时常考虑的是经济及产量,实验室制法在实验室中合成树脂骨架步骤繁多,耗时过长,单位成本高,不适宜在工业生产中推广使用,而本发明中直接使用多种不同市售树脂产品,可以生产出不同的载锆纳米复合树脂吸附剂,节省工序,节约时间和成本。
步骤(B)中所述强碱性阴离子树脂与所述锆盐溶液质量比为1:1.5-1:3,这个比例能保证锆盐比强碱性阴离子树脂过量,便于所有的强碱性阴离子树脂的孔道中均有锆盐负载其中,但出于成本上的考虑,无需过量太多。步骤(B)中向氢氧化钠溶液加入氯化钠溶液。
步骤(B)中所述强碱性阴离子树脂分批加入的速度控制在15min内不超过1/10的强碱性阴离子树脂添加量;回收滤出的锆盐母液,在下一批次生产中套用。
分批加入的作用和有益效果一是反应的热量逐渐传递,不超过60℃,利用了反应热量,无需另外加热,二是保证锆盐溶液相对于强碱性阴离子树脂一直过量,缩短锆阳离子进入并占据树脂孔道的时间,远远超过现有技术。
本发明所用的物料循环工艺使得回收套用的物料中含有富集的氯离子,这些氯离子促进锆进入树脂,并固载在树脂孔道内。另外,本发明反应中反应物料液体不断回收套用使得反应的总体固液比接近1g/1ml,最终锆的利用率达到99%以上,几乎全部用尽,而实验室制备中固液比一般为1g/10ml,处理更耗时,并且由于不回收物料,造成锆的利用率不高,只有20%左右,所以本发明的工业化制备方法的效果远超预期效果。
不需要另外添加氯化钠,在反复套用的过程中即可实现添加氯离子,只是在第一次生产载锆纳米复合树脂时产量(成品率)较低些,随着生产次数的反复,以及反应物料的反复套用,氯离子逐渐富集,总体的平均生产率会提高。
在强碱性阴离子树脂分批加入锆盐溶液过程中,由于锆阳离子过量,其易于进入并占据树脂孔道,并且反应的热量逐渐传递,不超过60℃,利用了反应热量,无需另外加热。解决了大量生产原料混合时的传热、传质、流动问题,并且锆盐溶液回收后继续加入反应装置中直接使用,物料流转少,生产效率高。
当反应从实验室小试被放大成工业化制备的规模时,反应物分子的活动空间变大了,导致在反应开始后,参加反应的分子碰撞的几率变小,大规模工业生产中如传热、传质、流动与混合等因素不易控制,最终导致载锆纳米复合树脂吸附剂的产率低,本发明创造性的通过分批加料、持续搅拌及回收套用反应物料,来控制传热、传质、流动与混合效果,使反应温度保持在20-60℃,使传质更均匀,以便锆离子均匀占据树脂孔道,最终得到意料不到的高转化率。
回收套用反应物料主要效果是节省成本、减少污染排放,回收套用的物料再返回反应系统时,所带有的热量和原料又回到反应系统,也可以起到一定的传热、传质、流动和混合的效果。
本步骤中的搅拌和分批加入,使得在得到同样的载锆树脂中间体的情况下,缩短锆阳离子进入并占据强碱性阴离子树脂孔道的时间,只需要1-2h,比先前技术(例如潘丙才等人于2007年3月28日,公开号:CN1935356A,公开的“一种对重金属具有高选择性的树脂基吸附剂及其制备方法”)中通过一次性加入树脂和单纯浸渍在锆盐溶液中所花费的12h以上的时间大幅缩短;比先前技术(例如潘丙才等人于2013年2月27日公开号:CN102942239A,公开的“一种新型聚合物基复合材料、该材料的制备方法以及一种水体深度除氟的方法”)中通过在30-70℃水浴中一次性加入树脂和持续搅拌6-12小时所花费的时间也大幅缩短。
(C)第一干燥:将来自步骤(B)的载锆树脂中间体真空加热干燥;干燥条件是真空度为0.05-0.2MPa,温度为30-80℃,所述载锆树脂中间体含水率达到20-70%。
使载锆树脂中间体的含水量降低,以免进入树脂孔道中的锆阳离子随着溶液酸度增加而溶出,第一干燥后,锆阳离子固定在强碱性阴离子树脂孔道中;
(D)碱化:将来自步骤(C)经干燥的载锆树脂中间体分批加入氢氧化钠溶液中,所述经干燥的载锆树脂中间体与所述氢氧化钠溶液质量比为1:1.5-1:3,反应1-2h,得到载锆纳米复合树脂;步骤(D)中反应后将碱液泵出,在下一批次生产中套用。
在于使负载于强碱性阴离子树脂骨架孔道里的锆阳离子与氢氧根在原位反应形成氢氧化锆沉淀而固定在强碱性阴离子树脂骨架孔道中,该步骤中使用浓碱溶液减少液体体积,增加反应釜产能,随着泵出碱液的反复套用,氢氧化钠浓度逐渐降低,只需适当添加氢氧化钠固体即可。
(E)转型中和:随后在搅拌下,向步骤(D)的载锆纳米复合树脂中添加质量浓度为1-2%的盐酸来调节所述载锆纳米复合树脂的pH至中性,再搅拌反应1-2h,将反应后的溶液泵出,在下一批次生产中套用;氢氧化钠溶液质量浓度为11%-50%,所述分批加入的速度控制在15min内不超过1/10的载锆树脂中间体添加量。
步骤(E)的目的是将步骤(D)中树脂碱化所带有的氢氧根置换为氯离子,该步骤树脂稳定性很重要,但是转型过程中酸度不可太高,较佳控制在pH大于3,否则锆盐又溶出了,当此料液套用后,实际上是氯化钠置换氢氧根了,然后再添加稀盐酸综合料液。
在步骤(E)与步骤(F)之间还包括:
醇洗:以乙醇与所述载锆纳米复合树脂比率为1:0.6-1:1的质量比添加乙醇,搅拌1h后,滤出所述载锆纳米复合树脂,滤得的乙醇在下一批次生产中套用;
第二干燥:将所述经醇洗的载锆纳米复合树脂真空干燥,在真空度为0.05-0.2MPa下,加热至30-80℃,至含水率达到25-40%,静置12-24h后用于步骤(F)。
(F)水洗:用自来水清洗载锆纳米复合树脂3-5次,滤干水分,得到载锆纳米复合树脂吸附剂产品,所述产品含水率40-60%,锆含量为5-30%。
实施例4
本实施例的一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,与实施例3相同,本实施例中共有3个技术方案,对应每个技术方案中各步骤中相关参数取值如下表1所示。
表1实施例4中3个技术方案中各步骤内的相关参数取值
随着生产批次的增加,氯离子越来越富集,成品树脂中锆的含量越来越多,如表2所示。
表2生产批次、氯离子浓度和成品树脂中的锆含量三者之间对照表
生产批次 | 氯离子浓度 | 成品树脂中的锆含量 |
1 | 0.8% | 5.0% |
2 | 1.7% | 9.4% |
3 | 3.3% | 15.3% |
4 | 4.7% | 23.4% |
5 | 5.6% | 26.6% |
6 | 6.9% | 30.0% |
Claims (10)
1.一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(A)制备锆盐溶液:将锆盐溶于酸性水溶液中,得到质量分数为20-60%的锆盐溶液;
(B)盐浸:将经清洗干燥预处理的强碱性阴离子树脂分批加入步骤(A)的锆盐溶液中,在20-60℃下连续搅拌1-2h,过滤得到载锆树脂中间体;
(C)第一干燥:将来自步骤(B)的载锆树脂中间体真空加热干燥;
(D)碱化:将来自步骤(C)经干燥的载锆树脂中间体分批加入氢氧化钠溶液中,所述经干燥的载锆树脂中间体与所述氢氧化钠溶液质量比为1:1.5-1:3,反应1-2h,得到载锆纳米复合树脂;
(E)转型中和:随后在搅拌下,向步骤(D)的载锆纳米复合树脂中添加质量浓度为1-2%的盐酸来调节所述载锆纳米复合树脂的pH至中性,再搅拌反应1-2h,将反应后的溶液泵出,在下一批次生产中套用;
(F)水洗:用自来水清洗载锆纳米复合树脂3-5次,滤干水分,得到载锆纳米复合树脂吸附剂产品,所述产品含水率40-60%,锆含量为5-30%。
2.根据权利要求1所述的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,其特征在于,步骤(B)中所述强碱性阴离子树脂的骨架选自聚苯乙烯二乙烯苯或聚丙烯酸,骨架上所带的官能基团选自季铵基、叔胺基、吡啶或嘧啶。
3.根据权利要求1所述的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,其特征在于,步骤(B)中所述强碱性阴离子树脂与所述锆盐溶液质量比为1:1.5-1:3。
4.根据权利要求1所述的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,其特征在于,步骤(C)的干燥条件是真空度为0.05-0.2MPa,温度为30-80℃,所述载锆纳米复合树脂中间体含水率达到20-70%。
5.根据权利要求1所述的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,其特征在于,所述锆盐选自氧氯化锆或碳酸锆,所述酸性水溶液选自20-30%盐酸、20-50%硫酸或20-30%硝酸。
6.根据权利要求1-5任一项所述的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,其特征在于,在步骤(E)与步骤(F)之间还包括:
醇洗:以乙醇与所述载锆纳米复合树脂比率为1:0.6-1:1的质量比添加乙醇,搅拌1h后,滤出所述载锆纳米复合树脂,滤得的乙醇在下一批次生产中套用;
第二干燥:将所述经醇洗的载锆纳米复合树脂真空干燥,在真空度为0.05-0.2MPa下,加热至30-80℃,至含水率达到25-40%,静置12-24h后用于步骤(F)。
7.根据权利要求1所述的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,其特征在于,步骤(B)中所述强碱性阴离子树脂分批加入的速度控制在15min内不超过1/10的强碱性阴离子树脂添加量;回收滤出的锆盐母液,在下一批次生产中套用。
8.根据权利要求1所述的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,其特征在于,步骤(D)中氢氧化钠溶液质量浓度为11-50%,所述分批加入的速度控制在15min内不超过1/10的载锆树脂中间体添加量。
9.根据权利要求1或8所述的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,其特征在于,步骤(B)中向氢氧化钠溶液加入氯化钠溶液。
10.根据权利要求1或8所述的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法,其特征在于,步骤(D)中反应后将碱液泵出,在下一批次生产中套用。
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