CN109369852B - 一种镍、钴、铜吸附树脂的制备方法 - Google Patents

一种镍、钴、铜吸附树脂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于吸附树脂技术领域，涉及一种镍、钴、铜吸附树脂的制备方法；步骤为：在软化水中加入工业盐，搅拌，加入次甲基蓝和羟乙基纤维素，加热、搅拌，得到水相；将甲酯、二乙烯苯、200＃汽油和引发剂混合，搅拌，得到有机相；将水相和有机相混合，搅拌，进行升温反应，反应结束后，冷却、过滤，得到聚合后白球；通入蒸汽蒸馏，控制釜内压力，直至馏出液中不含有200＃汽油，然后经清洗、热风干燥，得到半成品树脂；再与工业酒精混合，搅拌，加入工业盐、液碱和水，搅拌后进行升温反应，清洗后得到镍、钴、铜吸附树脂；本发明制备的树脂，工艺简单，对镍、钴、铜的选择性强，交换容量较高；并且抗污染性能好、环保无污染，应用前景广阔。

Description

一种镍、钴、铜吸附树脂的制备方法
技术领域
本发明属于吸附树脂技术领域，具体涉及一种镍、钴、铜吸附树脂的制备方法。
背景技术
镍、钴、铜是国民经济建设和国防科技发展的重要原料及战略资源，也是环境污染控制的重要指标之一。在当今环境污染中，水体污染已严重威胁着社会发展和人类健康，成为亟待解决的主要问题之一。一直以来，金属污染因其危害大、治理难等特点成为工业废水治理工程中的一大难题，随着冶金、电镀及核技术等的迅猛发展，水体重金属污染中，镍、钴、铜污染也随之而来，当这些重金属离子浓度较高时会对植物产生毒害作用，危害人类健康。
从废水、废物、生产母液中分离提取杂质重金属离子实现纯化和资源化，对于冶炼冶金、电子电镀等行业升级及持续发展具有重要意义。目前，处理含镍、钴、铜离子废水最常用的方法是以氢氧化物和硫化物为主的传统化学沉淀法，用化学沉淀法易于快速去除大量的金属离子，但由于受沉淀剂和环境条件的影响，出水浓度往往达不到排放要求，且产生的重金属污泥若没有得到妥善的处理还会产生二次污染。另外还有电解法和吸附法等，其中吸附法是利用材料的物理吸附和化学吸附等作用去除废水中有害物质的方法，但吸附剂的使用寿命短，再生困难，反应时间长。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在解决上述问题之一；本发明提供了一种镍、钴、铜吸附树脂制备方法，用镍、钴、铜吸附树脂作为专用吸附剂，对镍、钴、铜的选择性强，交换容量较高，抗有机污染物性强，同时再生也较容易，使用寿命长。
为了实现以上目的，本发明的具体步骤为：
(1)在软化水中加入工业盐，搅拌溶解，加入次甲基蓝进行显色，再加入羟乙基纤维素，加热，搅拌溶解，得到水相；
(2)将甲酯、二乙烯苯、200#汽油和引发剂混合，搅拌，得到有机相；其中甲酯、二乙烯苯、200#汽油、引发剂的质量比为55～59:11～14:28～32:0.8～0.9；
(3)将步骤(1)配制的水相和步骤(2)配制的有机相混合，搅拌升温至58～63℃，维持反应2h，然后升温至67～69℃，维持反应30min，再继续升温至73～77℃，维持反应2h，最后升温至90～94℃，维持反应8h，反应结束后，冷却至60℃以下，过滤，得到聚合后白球；
(4)使用热水洗涤步骤(3)得到聚合后白球，然后通入蒸汽蒸馏，控制釜内压力，直至馏出液中不含有200#汽油，然后经清洗、热风干燥，得到半成品树脂；
(5)将步骤(4)得到的半成品树脂和工业酒精混合，搅拌溶胀，再加入工业盐、液碱和水，搅拌后进行升温反应，清洗后得到镍、钴、铜吸附树脂。
优选的，步骤(1)中所述软化水、工业盐、次甲基蓝和羟乙基纤维素的质量比为270～290：55～58：0.001～0.002：0.9～1.1。
优选的，步骤(1)中所述加热的温度为40～45℃。
优选的，步骤(2)中所述引发剂为偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰中的任意一种或者多种的混合。
优选的，步骤(3)中所述有机相与水相的质量比为0.28～0.31:1。
优选的，步骤(4)中所述热水的温度为90～100℃；所述釜内压力不超过0.02Mpa。
优选的，步骤(4)中所述热风干燥的温度为70～80℃时间4～6h。
优选的，步骤(5)中所述液碱的质量百分浓度为30％。
优选的，步骤(5)中所述搅拌溶胀的时间为30min；所述升温反应的温度为88～92℃，时间为8h。
优选的，步骤(5)中所述半成品树脂、液碱、工业盐、水、工业酒精的质量比为6.5～7.5：16～18:5.4～6.0:29～31:1.4～1.6.
本发明有益效果为：
(1)本发明制备的镍、钴、铜吸附树脂对镍、钴、铜的选择性强，交换容量较高；当镍、钴、铜这些金属以简单阳离子型式或某些络合阳离子型式存在于废水中时，只要废水的pH在4以上，就可以用镍、钴、铜吸附树脂进行吸附回收，按照钠型镍、钴、铜吸附树脂交换容量每升树脂以2克当量计算，每升钠型树脂对镍、钴、铜的全交换容量分别为59克、62克和67克。
(2)本发明公开镍、钴、铜吸附树脂的制备工艺简单，成本低，抗有机污染性强，再生容易，使用寿命长。
具体实施方式
下面将对本发明的具体实施方式进行描述。
实施例1：
(1)配制水相：将270Kg软化水加入反应釜中，然后，加入工业盐55Kg，搅拌溶解，加入次甲基蓝1g进行显色，再加入羟乙基纤维素0.9Kg，加热至45℃搅拌溶解，备用；
(2)配制有机相：将甲酯55Kg加入配料釜，再抽入二乙烯苯11Kg、200#汽油28Kg，并加入引发剂过氧化苯甲酰0.8Kg，搅拌，得到有机相，备用；
(3)聚合操作：在水相温度为40℃时，将步骤(2)配制的有机相加入步骤(1)配制的水相中，有机相和水相的用量比为0.290:1；搅拌升温至58℃，维持反应2h，然后升温至67℃，维持反应30min，再升温至73℃，维持反应2h，最后升温至90℃，维持反应8h，保温结束后，保温结束后，冷却至60℃以下，过滤，得到聚合后白球；
(4)除油后处理:使用90℃热水洗涤步骤(3)得到聚合后白球2次，然后往热水中通蒸汽蒸馏，以馏出液中无200#汽油停止蒸馏；清洗、干燥，得到半成品树脂；
(5)树脂制备：将步骤(4)得到的半成品树脂65Kg和酒精14kg加入反应釜搅拌溶胀30min，再加入工业盐54kg、液碱160kg、自来水290kg开搅，升温至88℃维持8h，水洗，得到镍、钴、铜吸附树脂.
实施例2：
(1)配制水相：将280Kg软化水加入反应釜中，然后，加入工业盐57Kg，搅拌溶解，加入次甲基蓝1.5g进行显色，再加入羟乙基纤维素0.9Kg，加热至45℃搅拌溶解，备用；
(2)配制有机相：将甲酯57Kg加入配料釜，再抽入二乙烯苯13Kg、200#汽油30Kg，并加入引发剂偶氮二异丁腈0.85Kg，搅拌，得到有机相，备用.
(3)聚合操作：在水相温度为42℃时，将步骤(2)配制的有机相加入步骤(1)配制的水相中，有机相和水相的用量比为0.297:1，搅拌升温至60℃，维持反应2h，然后升温至68℃，维持反应30min，再升温至75℃，维持反应2h，最后升温至92℃，维持反应8h，保温结束后，保温结束后，冷却至60℃以下，过滤，得到聚合后白球；
(4)除油后处理：使用100℃热水洗涤步骤(3)得到聚合后白球2次，然后往热水中通蒸汽蒸馏，以馏出液中无200#汽油停止蒸馏；清洗、干燥，得到半成品树脂；
(5)树脂制备：将步骤(4)得到的半成品树脂70Kg和酒精15kg加入反应釜搅拌溶胀30min，再加入工业盐57kg、液碱170kg、自来水300kg开搅，升温至90℃维持8h，清水洗涤，得到镍、钴、铜吸附树脂。
实施例3：
(1)配制水相：将290Kg软化水加入反应釜中，然后，加入工业盐58Kg，搅拌溶解，加入次甲基蓝2g进行显色，再加入羟乙基纤维素1.1Kg，加热至45℃搅拌溶解，备用；
(2)配制有机相：将甲酯59Kg加入配料釜，再抽入二乙烯苯14Kg、200#汽油32Kg，并加入引发剂过氧化苯甲酰0.9Kg，搅拌，得到有机相，备用.
(3)聚合操作：在水相温度为40～45℃时，将步骤(2)配制的有机相加入步骤(1)配制的水相中，有机相和水相的用量比为0.302:1，搅拌升温至63℃，维持反应2h，然后升温至69℃，维持反应30min，再升温至77℃，维持反应2h，最后升温至94℃，维持反应8h，保温结束后，保温结束后，冷却至60℃以下，过滤，得到聚合后白球；
(4)除油后处理：使用100℃热水洗涤步骤(3)得到聚合后白球3次，然后往热水中通蒸汽蒸馏，以馏出液中无200#汽油，停止蒸馏；清洗、干燥，得到半成品树脂；
(5)树脂制备：将步骤(4)得到的半成品树脂75Kg和工业酒精16kg加入反应釜搅拌溶胀30min，再加入工业盐60kg、液碱180kg和自来水310kg进行搅拌，升温至92℃维持8h，清水洗涤，得到镍、钴、铜吸附树脂。
表1实施例1、2和3制备的镍、钴、铜吸附树脂的理化指标
Figure BDA0001846407740000041
按照钠型镍、钴、铜吸附树脂交换容量每升树脂以2克当量计算，每升钠型树脂对镍、钴、铜的全交换容量如表2所示；
表2：每升钠型树脂对镍、钴、铜的全交换容量
Figure BDA0001846407740000051
通过表1和表2对比可知，本发明制备的镍、钴、铜吸附树脂各项指标均符合标准，并且对镍、钴、铜有良好的吸附效果；本发明设计合理简单，成本低廉，实用性强，安全环保，应用前景广阔。
说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种镍、钴、铜吸附树脂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）在软化水中加入工业盐，搅拌溶解，加入次甲基蓝进行显色，再加入羟乙基纤维素，加热，搅拌溶解，得到水相；步骤（1）中所述软化水、工业盐、次甲基蓝和羟乙基纤维素的质量比为270～290：55～58：0.001～0.002：0.9～1.1；
（2）将甲酯、二乙烯苯、200＃汽油和引发剂混合，搅拌，得到有机相；其中甲酯、二乙烯苯、200＃汽油、引发剂的质量比为55 ~59:11~14:28~32:0.8~0.9；
（3）将步骤（1）配制的水相和步骤（2）配制的有机相混合，搅拌升温至58~63℃，维持反应2 h，然后升温至67~69℃，维持反应30min，再继续升温至73~77℃，维持反应2h，最后升温至90~94℃，维持反应8h，反应结束后，冷却至60℃以下，过滤，得到聚合后白球；所述有机相与水相的质量比为0.28～0.31:1；
（4）使用热水洗涤步骤（3）得到聚合后白球，然后通入蒸汽蒸馏，控制釜内压力，直至馏出液中不含有200＃汽油，停止蒸馏；然后经清洗、热风干燥，得到半成品树脂；
（5）将步骤（4）得到的半成品树脂和工业酒精混合，搅拌溶胀，再加入工业盐、液碱和水，搅拌后进行升温反应，清洗后得到镍、钴、铜吸附树脂。
2.根据权利要求1所述的一种镍、钴、铜吸附树脂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述加热的温度为40~45℃。
3.根据权利要求1所述的一种镍、钴、铜吸附树脂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述引发剂为偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰中的任意一种或者多种的混合。
4.根据权利要求1所述的一种镍、钴、铜吸附树脂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述热水的温度为90~100℃；所述釜内压力不超过0.02Mpa。
5. 根据权利要求1所述的一种镍、钴、铜吸附树脂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述热风干燥的温度为70～80℃ 时间4~6h。
6.根据权利要求1所述的一种镍、钴、铜吸附树脂的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述搅拌溶胀的时间为30min；所述升温反应的温度为88~92℃，时间为8小时。
7.根据权利要求1所述的一种镍、钴、铜吸附树脂的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述液碱的质量百分浓度为30%。
8.根据权利要求1所述的一种镍、钴、铜吸附树脂的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述半成品树脂、液碱、工业盐、水、工业酒精的质量比为6.5～7.5：16~18:5.4~6.0:29~31:1.4~1.6。
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