[發明專利]負載零價復合金屬的強酸性樹脂復合材料、其制法和應用

無效

• 申請號: 201410041017.1
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103755004A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 趙慶良;李偉;丁晶;王琨;姜珺秋;魏亮亮;張云澍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C02F1/70
• 分類號: C02F1/70;C02F1/42;C02F1/461;C02F1/28
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

技術領域

本發明屬于水處理領域；具體涉及一種環境水處理材料及用途，特別是一種強酸性樹脂負載零價復合金屬材料用于同時去除水中氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的方法。

背景技術

氮是生物生長所必需的元素，但是過量排放將會導致嚴重的環境問題,如水體富營養，此外飲用水中的硝酸根，亞硝酸根和氨氮等也會對人體造成嚴重的危害，特別是硝酸根會造成藍嬰綜合癥等。因此控制水體中所含氮離子的量顯得尤為重要。

目前已經有很多種方法，如離子交換，反滲透，生物脫氮，化學還原等被成功用于水中脫氮。其中電化學方法由于其反應迅速，徹底等優點已經引起人們的注意，同時為了提高反應效率，經常添加一些填料如沸石，零價鐵等。在這些填料中，零價鐵引起人們極大的興趣。目前有很多這方面的研究，這些研究表明：零價鐵上硝酸根的降解反應為：

4Fe⁰+NO^-₃+10H⁺→4Fe²⁺+NH⁺₄+3H₂O

Fe⁰+NO₃+2H⁺→Fe²⁺+NO^-₂+H₂O

由上述反應可以發現，隨著反應的進行，溶液的pH在逐漸升高，若反應中不進行pH的控制，反應速度將逐漸變慢至反應不再進行。這種現象可用硝酸根的反應機理來解釋。硝酸根的還原機理為：硝酸根還原所需的電子主要由零價鐵被腐蝕轉化為二價鐵的反應過程中產生，而零價鐵腐蝕的條件必須讓溶液的pH<4，當pH>4時，零價鐵不能產生電子，故而硝酸根的還原反應不能持續進行。所以現有的零價鐵填料的使用范圍較窄。

發明內容

本發明是要解決現有的零價鐵填料的使用范圍較窄的技術問題，而提供負載零價復合金屬的強酸性樹脂復合材料、其制法及其用于同時去除水中氮類污染物的方法。

本發明的負載零價復合金屬的強酸性樹脂復合材料是以大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂為核，核上負載復合金屬作為殼，其中復合金屬為鐵元素與非鐵金屬元素混合物，其中非鐵金屬元素的摩爾含量為鐵的4%～20%，非鐵金屬元素為銅或鋅。

其中大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂為D61，D001或D113；

上述的負載零價復合金屬的強酸性樹脂復合材料的制備方法按以下步驟進行：

一、將100～150目的大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂先用去離子水洗凈，并在80～90℃的溫度下烘干；

二、將經步驟一處理的大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂投入到FeCl₂溶液中交換8～10h，然后將樹脂取出；

三、將經步驟二處理的大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂投入NaBH₄溶液中，在氮氣保護下，攪拌，反應1～2h后，得到負載零價鐵的樹脂；

四、將步驟三得到的負載零價鐵的樹脂投入到CuCl₂溶液或ZnCl₂溶液中，在氮氣保護下，攪拌反應1～2h后，取出；

五、將經步驟四處理的大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂投入NaBH₄溶液中，在氮氣保護下，攪拌，反應1～2h，再用蒸餾水洗滌、干燥，得到負載零價復合金屬的強酸性樹脂復合材料；

其中步驟一中的大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂為D61，D001或D113；

步驟二中的FeCl₂溶液的濃度為1～3g/L；

步驟三和步驟五中的NaBH₄溶液的濃度為24mmol/L～30mmol/L；

步驟四中的CuCl₂溶液或ZnCl₂溶液的濃度為0.1～0.8g/L；

本發明的負載零價復合金屬的強酸性樹脂復合材料在厭氧環境下保存，以保證樹脂表面的零價復合金屬的較強的污水處理能力。

本發明的負載零價復合金屬的強酸性樹脂復合材料的應用，就是將負載零價復合金屬的強酸性樹脂復合材料用于飲用水和污水處理。

本發明的負載零價復合金屬的強酸性樹脂復合材料可以同時去除水中氮類污染物。其具體方法是將負載零價復合金屬的強酸性樹脂復合材料投入待處理的飲用水或污水中。