CN111470576A - 多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，所述废水中重金属酸根离子的浓度范围为0～200mg/L，所述废水中染料的浓度范围为0～500mg/L，所述多孔阳离子聚合物在废水中的浓度为0.5～1.5mg/mL，所述废水中重金属酸根离子为重铬酸根、高锰酸根、砷酸根，所述废水中染料为甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B、刚果红、铬黑T。本发明的多孔阳离子聚合物表面活性位点密度高，可以快速高效协同去除废水中染料和重金属离子，是协同去除工业废水中染料和重金属的高效价廉的吸附剂。

Description

多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用
技术领域
本发明属于功能材料和环境治理技术领域，特别涉及一种多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，适用于皮革、纺织、造纸、电镀等行业废水中染料和含重金属酸根盐的去除。
背景技术
随着经济的快速发展，冶炼、电解电镀、医药、制革、染料等企业每年都要排放大量含染料和重金属离子的工业废水，它们通过土壤、水、空气，尤其是食物链，对人类的身心健康产生了严重的危害。由于染料和重金属污染物很难被分解和破坏，一旦排入环境将导致永久性污染。脱除重金属离子的主要方法包括化学沉淀法、电化学法、反渗透法、离子交换法、膜分离法等。其中化学沉淀法和电化学法可以处理含重金属阳离子的废水，但是不能处理含重金属酸根盐，并且不能将染料同步脱除；膜分离法处理效果较好，但受水中杂质、处理环境等因素的影响较大，后期维护成本较高。吸附法因具有原料来源广泛、吸附量大、可连续动态处理，再生处理方便等优势，契合目前废水处理清洁环保、循环经济的要求，在染料和重金属脱除应用领域得到关注和应用。
性价比高的吸附剂的设计与制备是吸附法脱除染料和重金属的关键，吸附材料的制备及改性方法已有大量相关文献和专利报道，但是目前大部分仅针阳离子型重金属离子的去除。例如申请号为CN 201310129912.4的专利文献提供了一种纤维素接枝丙烯酸共聚物的制备及作为吸附剂的应用，该发明采用共聚法，将丙烯酸钠及乙烯基吡咯烷酮单体，接枝在纤维素基体上，得到阳离子重金属捕获剂。公开号为CN107159127A的专利文献提供了一种重金属及染料吸附的吸附剂的制备方法及应用，该发明将WCl6溶解在三甘醇中，加入葡萄糖，加热反应得到所述吸附剂，同样只限于吸附阳离子型重金属，并且原料成本高，合成温度高。申请号为CN201610756218.9的专利文献提供了一种基于MOFs的新型重金属捕集剂的制备方法，该发明以二甲基甲酰胺作为去质子化碱性溶剂，以含有巯基结构的高分子金属盐为掺杂剂，以硝酸锌和均三苯甲酸作为前驱体，采用溶剂热法合成。由于该发明制备MOF材料所用到的单体价格昂贵，在水体中通常不稳定，不利于工业化水处理应用。
多孔离子聚合物(PIPs)是一类将离子液体嵌入到聚合物刚性骨架中而形成的新型多孔有机聚合物，具有高电荷密度和高比表面积、可修饰性强、易于功能化、结构稳定等优点，在吸附分离领域有广泛的应用前景。公开号为CN105085974A的专利文献提供了一种多孔离子型电致动聚合物智能材料的制备方法。该发明通过将Nafion溶液和高沸点添加剂混合，通过先进的真空熔铸、液氮预冻、冷冻干燥，最终制得离子聚合物-金属复合物智能材料，反应条件苛刻。公开号为CN110078888A的专利文献也提供了以硫脲结构连接的多孔有机聚合物及其制备方法及其催化的应用。
综上，对于皮革、纺织、造纸、电镀等行业废水中染料和重金属的种类繁多，现有处理技术难以解决复杂水体中多种染料及含重金属酸根盐共存问题，本发明通过对结构单元和离子构型的筛选，通过简单的一步Friedel-Crafts反应实现单体共聚和官能团离子化，制备得到一种多孔阳离子聚合物，该多孔阳离子聚合物表面活性位点密度高，可以快速高效协同去除废水中染料和重金属离子，是协同去除工业废水中染料和重金属的高效价廉的吸附剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的第一方面提供了一种多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用。
所述废水中重金属酸根离子的浓度范围为0～200mg/L(优选为2～200mg/L)。
所述废水中染料的浓度范围为0～500mg/L(优选为5～500mg/L)。
所述多孔阳离子聚合物在废水中的浓度为0.5～1.5mg/mL(优选为1mg/mL)。
所述废水中重金属酸根离子为重铬酸根、高锰酸根、砷酸根。
所述废水中染料为甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B、刚果红、铬黑T。
所述废水为皮革鞣制染色废水，色度为4000，总铬浓度为150mg/L。
所述多孔阳离子聚合物为以下结构中的一种：
Figure BDA0002445784720000021
Figure BDA0002445784720000031
Figure BDA0002445784720000041
所述多孔阳离子聚合物的比表面积为800-1350m2 g-1；孔容为0.8-1.8cm3 g-1，孔径为2～6nm。
所述多孔阳离子聚合物的制备方法包括以下步骤：
将摩尔比为(0.5～1):1的可离子化特征官能团的单体和中性单体溶于1,2-二氯乙烷溶剂中，加入无水FeCl3催化，无水FeCl3与中性单体的摩尔比为4:1，温度为80～110℃的条件下反应1～24h，过滤收集洗涤沉淀物，再用甲醇索氏提取纯化，将纯化后的产物在温度为70～90℃的条件下真空干燥1～24h，获得多孔阳离子聚合物。
所述可离子化特征官能团的单体为含咪唑基、吡啶基或膦基官能团的单体，具体为2-苯基咪唑、2-苯基吡啶、三苯基膦。
所述中性单体为α,α'-二氯对二甲苯、联苯二氯苄等。
所述反应为Friedel-Crafts反应，同步实现单体共聚和官能团离子化。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明的多孔阳离子聚合物表面活性位点密度高，可以快速高效协同去除废水中染料和重金属离子，是协同去除工业废水中染料和重金属的高效价廉的吸附剂。
本发明的多孔阳离子聚合物将含有可离子化特征官能团的单体和中性单体，通过简单温和的Friedel-Crafts反应，制备得到具有协同去除染料和含重金属酸根盐的吸附剂，可应用于皮革鞣制染色废水和纺织染整废水的处理。
本发明的多孔阳离子聚合物具有高电荷密度和高比表面积、可修饰性强、结构稳定等优点，结合与重金属酸根离子的静电作用、与染料分子的π-π作用，以及较大的比表面，可有效地协同去除废水中的重金属和染料分子。
附图说明
图1是多孔阳离子聚合物PIm-DCX、PPY-DCX以及PPh3-DCX的场发射扫描电子显微镜FESEM图(FESEM Gemini SEM500)。
图2是多孔阳离子聚合物PIm-DCX、PIm-BCMB、PPY-DCX、PPY-BCMB、PPh3-DCX以及PPh3-BCMB的红外图。
图3是多孔阳离子聚合物PIm-DCX、PIm-BCMB、PPY-DCX、PPY-BCMB、PPh3-DCX以及PPh3-BCMB的N2吸脱附等温线。
图4是多孔阳离子聚合物PIm-DCX、PIm-BCMB、PPY-DCX、PPY-BCMB、PPh3-DCX以及PPh3-BCMB的孔径分布图。
图5是多孔阳离子聚合物PIm-DCX对皮革工业鞣制染色废水处理前后水质对比图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
多孔阳离子聚合物PIm-DCX的合成
将摩尔比为1:1的2-苯基咪唑(PIm)(1mmol)和α,α'-二氯对二甲苯(DCX)(1mmol)溶解在10mL 1,2-二氯乙烷溶液中，向上述溶液中加入无水FeCl3(4倍单体摩尔量)(4mmol)，将混合物在温度为80℃的条件下搅拌反应24h。待反应结束，冷却至室温，过滤收集沉淀物并用甲醇洗涤直至洗涤液澄清，再用甲醇索氏提取24h。将纯化后的固体产物在温度为80℃的条件下真空干燥24h，获得棕色粉末状的固体多孔阳离子聚合物PIm-DCX。
多孔阳离子聚合物PIm-DCX的结构式如下：
Figure BDA0002445784720000061
多孔阳离子聚合物PIm-DCX的扫描电镜如图1所示，为无定型结构，由大量纳米小颗粒堆积成多孔疏松的不规则形貌。
多孔阳离子聚合物PIm-DCX的红外谱图如图2所示，在1653和1562cm-1处的两个吸收峰来自于PIm-DCX中咪唑啉环的骨架伸缩振动，1350cm-1处的亚甲基伸缩振动峰和1600cm-1处苯环的特征骨架振动峰，证明交联剂的结构在季铵化和缩合过程中得以保留，800～1200cm-1范围内的C-C-N伸缩振动峰和1506cm-1处的C-N伸缩振动峰归属于2-苯基咪唑中的N-烷基化氮杂环，证实了多孔阳离子聚合物PIm-DCX结构的存在。
多孔阳离子聚合物PIm-DCX的N2吸附等温线如图3所示，吸脱附等温线具有明显滞后环，说明聚合物骨架中大量介孔的存在，并且BET比表面积高达899.07m2 g-1，孔容为0.83cm3 g-1。多孔阳离子聚合物PIm-DCX的孔径分布如图4所示，其孔径分布在3.7nm左右。
实施例2
多孔阳离子聚合物PIm-BCMB的合成
将摩尔比为1:1的2-苯基咪唑(PIm)(1mmol)和联苯二氯苄(BCMB)(1mmol)溶解在10mL 1,2-二氯乙烷溶液中，向上述溶液中加入无水FeCl3(4倍单体摩尔量)(4mmol)，将混合物在温度为90℃的条件下搅拌反应22h。待反应结束，冷却至室温，过滤收集沉淀物并用甲醇洗涤直至洗涤液澄清，再用甲醇索氏提取24h。将纯化后的固体产物在温度为80℃的条件下真空干燥24h，获得棕色粉末状的固体多孔阳离子聚合物PIm-BCMB。
多孔阳离子聚合物PIm-BCMB的结构式如下：
Figure BDA0002445784720000071
多孔阳离子聚合物PIm-BCMB的红外谱图如图2所示，在1656和1567cm-1处的两个吸收峰来自于PIm-BCMB中咪唑啉环的骨架伸缩振动，1352cm-1处的亚甲基伸缩振动峰和1601cm-1处苯环的特征骨架振动峰，证明交联剂的结构在季铵化和缩合过程中得以保留，800～1200cm-1范围内的C-C-N伸缩振动峰和1508cm-1处的C-N伸缩振动峰归属于2-苯基咪唑中的N-烷基化氮杂环，证实了PIm-BCMB多孔阳离子聚合物结构的存在。
多孔阳离子聚合物PIm-BCMB的N2吸附等温线如图3所示，吸脱附等温线具有明显滞后环，说明了聚合物骨架中大量介孔的存在，并且BET比表面积高达1225.95m2 g-1，孔容为1.00cm3 g-1。PIm-BCMB的孔径分布如图4所示，其孔径分布在3.3nm左右。
实施例3
多孔阳离子聚合物PPY-DCX的合成
将摩尔比为1:1的2-苯基吡啶(PPY)(1mmol)和α,α'-二氯对二甲苯(DCX)(1mmol)溶解在10mL 1,2-二氯乙烷溶液中，向上述溶液中加入无水FeCl3(4倍单体摩尔量)(4mmol)，将混合物在温度为80℃的条件下搅拌反应24h。待反应结束，冷却至室温，过滤收集沉淀物并用甲醇洗涤直至洗涤液澄清，再用甲醇索氏提取24h。将纯化后的固体产物在温度为80℃的条件下真空干燥24h，获得棕色粉末状的固体多孔阳离子聚合物PPY-DCX。
多孔阳离子聚合物PPY-DCX的结构式如下：
Figure BDA0002445784720000081
多孔阳离子聚合物PPY-DCX的扫描电镜如图1所示，为无定型结构，由大量纳米小颗粒堆积成多孔疏松的不规则形貌。
多孔阳离子聚合物PPY-DCX的红外谱图如图2所示，在2900cm-1的振动峰归属于Ar-H和烷基C-H的伸缩振动，证实了聚合物中芳环和烷基的存在，另外芳环的特征骨架振动峰在1631cm-1处出现，1427cm-1是吡啶鎓环中的C＝N伸缩振动峰，860，789，716cm-1处的多个吸收峰证实了芳环的多取代结构。
多孔阳离子聚合物PPY-DCX的N2吸附等温线如图3所示，吸脱附等温线具有明显滞后环，说明了聚合物骨架中大量介孔的存在，并且BET比表面积高达1059.92m2 g-1，孔容为0.91cm3 g-1。多孔阳离子聚合物PPY-DCX的孔径分布如图4所示，其孔径分布在3.4nm左右。
实施例4
多孔阳离子聚合物PPY-BCMB的合成
将摩尔比为1:1的2-苯基吡啶(PPY)(1mmol)和联苯二氯苄(BCMB)(1mmol)溶解在10mL 1,2-二氯乙烷溶液中，向上述溶液中加入无水FeCl3(4倍单体摩尔量)(4mmol)，将混合物在温度为90℃的条件下搅拌反应22h。待反应结束，冷却至室温，过滤收集沉淀物并用甲醇洗涤直至洗涤液澄清，再用甲醇索氏提取24h。将纯化后的固体产物在温度为80℃的条件下真空干燥24h，获得棕色粉末状的固体多孔阳离子聚合物PPY-BCMB。
多孔阳离子聚合物PPY-BCMB的结构式如下：
Figure BDA0002445784720000091
多孔阳离子聚合物PPY-BCMB的红外谱图如图2所示，在2902cm-1的振动峰归属于Ar-H和烷基C-H的伸缩振动，证实了聚合物中芳环和烷基的存在，另外芳环的特征骨架振动峰在1633cm-1处出现，1426cm-1是吡啶鎓环中的C＝N伸缩振动峰，776，689和619cm-1处的多个吸收峰证实了芳环的多取代结构。
多孔阳离子聚合物PPY-BCMB的N2吸附等温线如图3所示，吸脱附等温线具有明显滞后环，说明了聚合物骨架中大量介孔的存在，并且BET比表面积高达1306m2 g-1，孔容为1.05cm3 g-1。多孔阳离子聚合物PPY-BCMB的孔径分布如图4所示，其孔径分布在3.8nm左右。
实施例5
多孔阳离子聚合物PPh3-DCX的合成
将摩尔比为2:3的三苯基膦(PPh3)(2mmol)和α,α'-二氯对二甲苯(DCX)(3mmol)溶解在10mL 1,2-二氯乙烷溶液中，向上述溶液中加入无水FeCl3(4倍DCX单体的摩尔量)(12mmol)，将混合物在温度为100℃的条件下搅拌反应20h。待反应结束，冷却至室温，过滤收集沉淀物并用甲醇洗涤直至洗涤液澄清，再用甲醇索氏提取24h。将纯化后的固体产物在温度为80℃的条件下真空干燥24h，获得棕色粉末状的固体多孔阳离子聚合物PPh3-DCX。
多孔阳离子聚合物PPh3-DCX的结构式如下：
Figure BDA0002445784720000101
多孔阳离子聚合物PPh3-DCX的扫描电镜如图1所示，为无定型结构，由大量纳米小颗粒堆积成多孔疏松的不规则形貌。
多孔阳离子聚合物PPh3-DCX的红外谱图如图2所示，在1579cm-1处的吸收峰归属于季膦盐中的P-C键，1423cm-1处的吸收峰来自苯环中的C＝C键，在1156cm-1处的C-H伸缩振动对应于二氯对二甲苯中的亚甲基。在860，689，649和619cm-1处的峰证实了聚合物中芳环的多取代结构。
多孔阳离子聚合物PPh3-DCX的N2吸附等温线如图3所示，吸脱附等温线具有明显滞后环，说明了聚合物骨架中大量介孔的存在，并且BET比表面积高达902.16m2 g-1，孔容为1.12cm3 g-1。多孔阳离子聚合物PPh3-DCX的孔径分布如图4所示，其孔径分布在4.9nm左右。
实施例6
多孔阳离子聚合物PPh3-BCMB的合成
将摩尔比为2:3的三苯基膦(PPh3)(2mmol)和联苯二氯苄(BCMB)(3mmol)溶解在10mL 1,2-二氯乙烷溶液中，向上述溶液中加入无水FeCl3(4倍BCMB单体的摩尔量)(12mmol)，将混合物在温度为110℃的条件下搅拌反应19h。待反应结束，冷却至室温，过滤收集沉淀物并用甲醇洗涤直至洗涤液澄清，再用甲醇索氏提取24h。将纯化后的固体产物在温度为80℃的条件下真空干燥24h，获得棕色粉末状的固体多孔阳离子聚合物PPh3-BCMB。
多孔阳离子聚合物PPh3-BCMB的结构式如下：
Figure BDA0002445784720000111
多孔阳离子聚合物PPh3-BCMB的红外谱图如图2所示，在1579cm-1处的吸收峰归属于季膦盐中的P-C键，1423cm-1处的吸收峰来自苯环中的C＝C键，在1157cm-1处的C-H伸缩振动对应于联苯二氯苄的亚甲基。在860，689，649和619cm-1处的峰证实了聚合物中芳环的多取代结构。
多孔阳离子聚合物PPh3-BCMB的N2吸附等温线如图3所示，吸脱附等温线具有明显滞后环，说明了聚合物骨架中大量介孔的存在，并且BET比表面积高达1265.08m2 g-1，孔容为1.51cm3 g-1。多孔阳离子聚合物PPh3-BCMB的孔径分布如图4所示，其孔径分布在5.1nm左右。
实施例7
实施例1制备的多孔阳离子聚合物PIm-DCX对Cr(VI)的吸附
第一步，分别配置100mL浓度为2、5、10、25、50、100、200mg/L的K2Cr2O7溶液；
第二步，分别称取7份10mg多孔阳离子聚合物PIm-DCX分别置于七个10mL玻璃瓶中，分别向每个玻璃瓶中加入10mL上述不同浓度的K2Cr2O7溶液，放在磁力搅拌器上搅拌24h；待吸附平衡后离心，取上清液进行测试分析溶液中Cr(VI)的剩余浓度，并计算吸附容量；
第三步，溶液中Cr(VI)浓度的测试方法采用GB/T 7467-1987《二苯碳酰二肼分光光度法》，Cr(VI)吸附容量(qe)计算公式如下：qe＝[(C0-Ce)×V]/m
其中：C0和Ce分别是重金属离子Cr(VI)的初始浓度和平衡浓度(mg L-1)；V是重金属离子Cr(VI)溶液的体积(mL)；m是所用吸附剂即多孔阳离子聚合物PIm-DCX的质量(mg)。
处理结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002445784720000121
在低浓度(初始浓度小于25mg/L)时，PIm-DCX对Cr(VI)完全去除，随着浓度的升高，PIm-DCX对Cr(VI)的吸附容量也随之增加，在Cr(VI)平衡浓度11.5mg/L时，吸附容量高达188.5mg/g，说明PIm-DCX对Cr(VI)的吸附能力强。该化合物对Cr吸附效果与公开号为CN110585933 A的专利申请进行了对比，结果如表1所示，在相同10mg/L Cr(VI)初始浓度下，达到同样的处理效果，本申请的多孔阳离子聚合物用量仅为对比样品的1/20，吸附容量远高于对比实验，因此，多孔阳离子聚合物作为Cr(VI)吸附剂的效果优于对照实验的效果。
实施例8
实施例4制备的多孔阳离子聚合物PPY-BCMB对甲基橙(MO)的吸附
第一步，分别配置100mL浓度依次为5、10、25、50、100、300、500mg/L的MO溶液。
第二步，分别称取7份10mg多孔阳离子聚合物PPY-BCMB分别置于七个10mL玻璃瓶中，分别向每个玻璃瓶中加入10mL上述不同浓度的MO溶液，放在磁力搅拌器上搅拌24h，离心，取上清液进行测试分析溶液中MO的剩余浓度，并计算吸附容量。
第三步，溶液中MO浓度的测试方法采用紫外分光光度计法。
MO吸附容量(qe)计算公式与实施例7中Cr(VI)吸附容量计算公式一致。
处理结果如表2所示：
表2
Figure BDA0002445784720000131
在低浓度(初始浓度小于50mg/L)时，PPY-BCMB对甲基橙(MO)完全去除，随着浓度的升高，PPY-BCMB对MO的吸附容量也随之增加，在MO平衡浓度33.6mg/L时，吸附容量高达466.4mg/g，说明PPY-BCMB对MO具有超强的吸附能力。该化合物对MO吸附效果与公开号为CN107601610 A的专利申请进行了对比，结果如表2所示，在相同100mg/L MO初始浓度下，达到相似的处理效果，本申请的多孔阳离子聚合物达到的MO平衡浓度更低，用量更少，吸附容量是对比实验的2倍，因此，多孔阳离子聚合物作为MO吸附剂的效果优于对照实验的效果。
实施例9
实施例5制备的多孔阳离子聚合物PPh3-DCX对Cr(VI)和亚甲基蓝(MB)的同步吸附
第一步，分别配置100mL浓度依次为5、10、25、50、100、300、500mg/L的MB溶液。
第二步，分别称取7份15mg多孔阳离子聚合物PPh3-DCX分别置于七个10mL玻璃瓶中，分别向每个玻璃瓶中加入10mL上述不同浓度的K2Cr2O7溶液(按照实施例7第一步进行配置)和亚甲基蓝(MB)溶液，放在磁力搅拌器上搅拌24h，离心，取上清液进行测试分析溶液中Cr(VI)和MB的剩余浓度，并计算吸附容量。
第三步，溶液中Cr(VI)和MB浓度的测试方法和吸附容量计算公式与实施例7、8中一致。
处理结果如表3所示：
表3
Cr(VI)/MB初始浓度(mg/L) Cr(VI)/MB平衡浓度(mg/L) Cr(VI)/MB吸附容量(mg/g)
2/5 0/0 1.3/3.3
5/10 0/0 3.3/6.7
10/25 0.2/3 6.5/14.7
25/50 0.4/8.5 16.4/27.7
50/100 2.6/12 31.6/58.7
100/300 14.8/22.1 56.8/185.3
200/500 20.9/52.6 119.4/298.6
在Cr(VI)和MB混合溶液中，PPh3-DCX对Cr(VI)和亚甲基蓝(MB)具有协同去除能力，并且两者相互干扰低。在低浓度时(Cr(VI)初始浓度小于25mg/L，MB初始浓度小于50mg/L)，PPh3-DCX对Cr(VI)和MB几乎完全去除，可以达到排放要求；随着浓度的升高，PPh3-DCX对Cr(VI)和MB的吸附容量也随之增加，在Cr(VI)和MB平衡浓度分别为20.9mg/L和52.6mg/L时，吸附容量高达119.4mg/g和298.6mg/g。目前，处理含重铬酸根和染料的混合废水溶液的研究主要以光催化技术为主，与本发明吸附法相比，光催化技术需光催化剂，设备要求和成本高，操作较为复杂。
实施例10
实施例1制备的多孔阳离子聚合物PIm-DCX对实际皮革工业鞣制染色废水中染料和铬的同步去除：
第一步，实际皮革工业鞣制染色废水指标：含重金属铬和染料，色度为4000，重金属铬的初始浓度为150mg/L。
第二步，实验方法：首先对皮革废水进行过滤预处理，去除固体杂质；然后称取100mg多孔阳离子聚合物PIm-DCX置于150mL烧杯中，向烧杯中加入100mL预处理后的皮革废水，保鲜膜密封，放在磁力搅拌器上搅拌24h；待吸附平衡后，离心，取上清液进行测试分析溶液中染料和Cr(VI)的剩余浓度。
第三步，由于染料成分较为复杂，通过比色法判断染料去除效果，采用GB 11903-1989《水质色度的测定》分析法，总铬浓度通过等离子体发射光谱仪进行测试。
处理结果见表4所示：
表4
项目 初始浓度(mg/L) 处理后浓度(mg/L) 排放限值*(mg/L) 备注
总铬 150 0.1 0.5 达标
色度 4000 10 30 达标
注：*总铬和色度排放限值执行GB 30486-2013制革及毛皮加工工业水污染物排放标准。
从表4中数据看出，总铬浓度由初始浓度150mg/L降低至0.1mg/L，色度低至10，均达到国家排放标准，说明PIm-DCX具有很好的工业应用价值。
多孔阳离子聚合物PIm-DCX对皮革工业鞣制染色废水处理前后水质对比图如图5所示。从图5可以看出，PIm-DCX对实际皮革工业鞣制染色废水的处理效果较好，处理后的水样澄清透明，可以达到回用标准。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，其特征在于，所述废水中重金属酸根离子的浓度范围为0～200mg/L；
所述废水中染料的浓度范围为0～500mg/L；
所述多孔阳离子聚合物在废水中的浓度为0.5～1.5mg/mL。
2.根据权利要求1所述的多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，其特征在于，所述废水中重金属酸根离子为重铬酸根、高锰酸根、砷酸根。
3.根据权利要求1所述的多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，其特征在于，所述废水中染料为甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B、刚果红、铬黑T。
4.根据权利要求1所述的多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，其特征在于，所述废水为皮革鞣制染色废水，色度为4000，总铬浓度为150mg/L。
5.根据权利要求1所述的多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，其特征在于，所述多孔阳离子聚合物为以下结构中的一种：
Figure FDA0002445784710000011
Figure FDA0002445784710000021
Figure FDA0002445784710000031
6.根据权利要求5所述的多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，其特征在于，所述多孔阳离子聚合物的比表面积为800-1350m2g-1；孔容为0.8-1.8cm3g-1，孔径为2～6nm。
7.根据权利要求5所述的多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，其特征在于，所述多孔阳离子聚合物的制备方法包括以下步骤：
将摩尔比为(0.5～1):1的可离子化特征官能团的单体和中性单体溶于1,2-二氯乙烷溶剂中，加入无水FeCl3催化，无水FeCl3与中性单体的摩尔比为4:1，温度为80～110℃的条件下反应1～24h，过滤收集洗涤沉淀物，再用甲醇索氏提取纯化，将纯化后的产物在温度为70～90℃的条件下真空干燥1～24h，获得多孔阳离子聚合物。
8.根据权利要求7所述的多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，其特征在于，所述可离子化特征官能团的单体为含咪唑基、吡啶基或膦基官能团的单体。
9.根据权利要求7所述的多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，其特征在于，所述中性单体为α,α'-二氯对二甲苯、联苯二氯苄。
10.根据权利要求7所述的多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，其特征在于，通过简单温和的Friedel-Crafts反应，同步实现单体共聚和官能团离子化，制备得到多孔阳离子聚合物。
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