[發明專利]含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂吸附廢水中六價鉻離子的方法

有效

• 申請號: 200810051262.5
• 申請日: 2008-10-14
• 公開（公告）號: CN101434425A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 陳繼;祝麗荔;劉英輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C02F1/42
• 分類號: C02F1/42
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 馬守忠

技術領域

本發明涉及含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂吸附廢水中六價鉻離子的方法。

背景技術

水溶性的六價鉻化合物是強致癌性物質，被列為對人體危害最大的八種化學物質之一，對人體及環境都有非常大的毒害作用。鉻污染主要來自制革、電鍍、金屬加工、冶金、印刷、紡織、染料等工業排放出來的廢水，由于鉻及其相關產品的不當使用，致使大量含鉻廢物流失到環境中，從而對土壤、水體造成了嚴重的污染，六價鉻比三價鉻的毒性大100倍，中國規定地面水中六價鉻最高允許排放濃度為0.5mg/L。因此，含鉻的廢水治理尤為重要，通常采用的方法主要有沉淀法、氧化還原法、電解法、吸附法、離子交換法等，各種方法都各有優缺點。目前，文獻中用成本低廉的生物吸附材料吸附廢水中六價鉻離子的比較多。但生物吸附材料自身容易凝聚、形成凝膠而且回收利用比較難，因此限制了生物吸附材料的大規模應用。離子交換法是一種常見技術，它的主要優點是高的選擇性，不會產生大量污泥造成二次污染，可回收利用。

離子交換樹脂分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂，陰離子交換樹脂在水溶液中能夠解離出陰離子同時吸附原溶液中存在的陰離子，而且對水溶液中的陰離子存在一定的選擇性順序。六價鉻的化合物在水溶液中主要以絡陰離子的形式存在。以前常用的陰離子交換樹脂主要為含有季銨或叔胺基團的強堿或弱堿性陰離子交換樹脂。本發明主要采用一種含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂，它具有高的熱穩定性，及可調控的親疏水性和極性，對六價鉻離子具有高的選擇性。能夠完全除去低濃度廢水中的六價鉻離子，而且活性交換位置也得到了充分利用，這是以前常用的陰離子交換樹脂所不及的。

專利(申請號：200710055629.6)報道了咪唑改性的苯乙烯大孔吸附樹脂的制備方法。專利(申請號：200610087136.6)報道了表面含有哌啶、咪唑、三氮唑、三唑鈉等基團的SBA-15作為六價鉻離子的吸附劑及其制備方法。專利(專利號：US7358318)報道了含有硫醇、氨基、咪唑等基團的溶膠-凝膠材料吸附汞、鎘、鉻等金屬離子。但這兩種吸附劑使用的pH范圍窄，只在酸性條件下對六價鉻離子有高的吸附容量，在中性和堿性條件下對鉻的吸附容量很低。而我們采用的是一種含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂，在所有pH范圍內都具有高的吸附容量。文獻檢索表明，用含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂吸附廢水中六價鉻離子的文獻未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供本發明涉及含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂吸附廢水中六價鉻離子的方法。

本發明提供的含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂，是一種含咪唑結構的聚苯乙烯樹脂。結構如下所示：

其中X^-是相反離子，為氯離子、硫酸根離子或硝酸根離子，用于吸附低濃度廢水中有毒的六價鉻離子。

根據元素分析，本發明所述含有的咪唑結構為兩性的甲基咪唑氯鹽，氯型含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂中咪唑基團的含量為2.578mmol/g；其為兩性的甲基咪唑硫酸鹽，硫酸根型含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂中咪唑基團的含量為2.306mmol/g；其為兩性的甲基咪唑硝酸鹽，硝酸根型含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂中咪唑基團的含量測不出來。

本發明所述氯型含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂的制備方法，是按文獻方法制備(Z.Wang，et?al.，HelveticaChimica?Acta，2005，88，986)。硫酸根和硝酸根型的含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂是由氯型含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂與2mol/L硫酸鈉和硝酸鈉溶液反應，然后用大量去離子水洗脫過量的硫酸根和硝酸根離子制得，此方法也為已知方法。

采用含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂吸附廢水中的六價鉻離子的方法，其步驟和條件如下：

(1)、檢測含六價鉻離子的廢水中六價鉻離子的濃度；

(2)、檢測結果為：

a、當廢水中六價鉻離子的濃度為0.5～60mg/L，吸附廢水中的六價鉻離子的方法如下：

取含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂置于容器中，加入含六價鉻離子的廢水，其中含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂用量g與含六價鉻離子的廢水的體積L的比為1∶1.5，在25℃、pH＝1～10條件下振蕩10～150min，靜置沉降將廢水與含咪唑結構的強堿陰離子交換樹脂分離，經過一次吸附，廢水中六價鉻離子的濃度就低于0.5mg/L。達到中國規定廢水排放標準，可直接排放。