[發明專利]用于吸附六價鉻離子的有機-無機復合陰離子交換樹脂及制法

無效

• 申請號: 200910067343.9
• 申請日: 2009-07-27
• 公開（公告）號: CN101612597A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 陳繼;祝麗荔;張弨;劉英輝;王東陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: B01J41/08
• 分類號: B01J41/08;C02F1/42;C02F1/62
• 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

本發明涉及用于吸附六價鉻離子的有機-無機復合陰離子交換樹脂及制法。

背景技術

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。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。因此，含鉻廢水的凈化處理對改善環境具有十分重要的意義。

通常采用的處理含鉻廢水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。其中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。我們曾報道過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(中國專利申請號：200810051262.5)。這種樹脂具有高的熱穩定性，寬的pH范圍，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。中國專利(申請號：200610087136.6)報道了SBA-15表面含有哌啶、咪唑、三氮唑、三唑鈉等基團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。

發明內容

本發明提供了用于吸附六價鉻離子的有機-無機復合陰離子交換樹脂及制法。

本發明所述的有機-無機復合陰離子交換樹脂是以介孔分子篩SBA-15為載體，表面含有兩性有機官能基團；所述的兩性有機官能基團為甲基咪唑氯、甲基咪唑硫酸根或甲基咪唑硝酸根；其結構式如下所示：

所述的有機-無機復合陰離子交換樹脂的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照文獻(Y.S.Chi，et?al.，Langmuir，2004，3024)合成先驅體1-甲基-3-(三乙氧基硅丙基)咪唑氯(MTICl)；

(2)將分子式為EO₂₀PO₇₀EO₂₀的模板劑P123和無機鹽NaCl，在35-40℃攪拌條件下溶解于鹽酸的水溶液中，加入正硅酸乙酯(TEOS)預水解1-4h，加入步驟(1)的先驅體1-甲基-3-(三乙氧基硅丙基)咪唑氯MTICl，繼續反應20-24h，將反應后的混合物轉移至高壓釜內，在100-110℃下加熱2-3天；得到的產物過濾、洗滌、干燥，所得固體置于脂肪提取器中，用乙醇抽提除去模板劑P123；所述的模板劑P123∶無機鹽NaCl∶鹽酸∶水∶正硅酸乙酯∶先驅體1-甲基-3-(三乙氧基硅丙基)咪唑氯的質量比為1∶0-1∶2.19∶35.3∶1.915∶0.330-0.989；

(3)再將步驟(2)得到的產物干燥，得到氯型有機-無機復合陰離子交換樹脂；

(4)將氯型有機-無機復合陰離子交換樹脂與1-2mol/L的硫酸鈉或硝酸鈉溶液振蕩，過濾，檢測濾液中氯離子的濃度的濃度為零，并用去離子水洗去過量的硫酸根或硝酸根離子，將產物干燥，得到陰離子為硫酸根或硝酸根型的有機-無機復合陰離子交換樹脂；所述的氯型有機-無機復合陰離子交換樹脂與硫酸鈉的質量比為1∶8.5-13，所述的氯型有機-無機復合陰離子交換樹脂與硝酸鈉的質量比為1∶5-8。

本發明的方法制備的該有機-無機復合陰離子交換樹脂可用于除去含鉻廢水中的六價鉻離子，尤其氯型有機-無機復合陰離子交換樹脂吸附六價鉻離子效果更好。

有益效果：本發明的有機-無機復合陰離子交換樹脂是以介孔分子篩SBA-15為載體，SBA-15具有高的比表面積、規則的介孔孔道、在有機溶劑中不溶脹、表面富含羥基、易于與有機官能基團發生反應等特點。

本發明的有機-無機復合陰離子交換樹脂的制備方法操作簡單，而且不會用到甲苯等有機溶劑，官能基團在孔表面分布均勻，不會堵塞孔口，便于離子擴散。

本發明制備的有機-無機復合陰離子交換樹脂具有高的比表面積，大于400m²/g；高的熱穩定性，有機官能基團直到387-408℃才開始分解；規則的孔道結構，孔徑大于5.4nm。