[發明專利]一種聚合物基納米復合材料及其制備方法和其深度處理酸性含鉛礦冶廢水的方法

有效

• 申請號: 201410055501.X
• 申請日: 2014-02-19
• 公開（公告）號: CN103752291A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 潘丙才;花銘;姜英男;吳邊;張全興
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

1.一種聚合物基納米復合材料，其特征在于：該納米復合材料在pH為1.0-6.0的酸性范圍內，對廢水中鉛的去除率為75%-99%；所述納米復合材料的基體為磺酸基化苯乙烯-二乙烯苯共聚球體，所述的基體內含負電性的官能基團，該負電性的官能基團為磺酸基團，所述的磺酸基團在pH為1.0-6.0的酸性條件下保持穩定，且在吸附過程中起到Donnan預富集作用；所述的基體表面均勻分布有孔，孔內均勻分布有納米水合氧化鋯顆粒，所述的納米水合氧化鋯顆粒的粒徑為2-50nm，該納米水合氧化鋯顆粒在pH小于0.5的強酸性條件下，仍能穩定分散于基體內孔道表面；所述的基體與納米水合氧化鋯總質量的質量比為1:0.1-0.5。

2.根據權利要求1所述的一種聚合物基納米復合材料的制備方法，其步驟為：

（1）取5-12g氧氯化鋯至100ml濃度為0.2-0.5mol/L的鹽酸溶液中，攪拌至氧氯化鋯溶解后加入20-40ml無水乙醇；

（2）取5-15g磺酸基化苯乙烯-二乙烯苯共聚球體，加入到步驟（1）制備得到的溶液體系中，水浴加熱至30-50℃，并在200-300rpm的攪拌速度下持續攪拌12-15h；

（3）對步驟（2）得到的溶液體系進行過濾，并將過濾出的固態聚合物風干，然后將風干后的固態聚合物轉移至100ml質量百分比濃度為5%-10%的NaOH溶液中，并在200-300rpm的攪拌速度下持續攪拌8-12h；

（4）對步驟（3）得到的溶液體系進行過濾，對過濾出的聚合物進行水洗至水洗溶液為中性，然后將所述聚合物浸入質量百分比濃度為10%的氯化鈉溶液中2-4h，再用乙醇清洗5-10min后于50-70℃恒溫烘箱中烘干6-9h，即制得所述聚合物基納米復合材料。

3.一種聚合物基納米復合材料深度處理酸性含鉛礦冶廢水的方法，其特征在于：所述納米復合材料具有如下特點：

1）該納米復合材料在pH為1.0-6.0的酸性環境下，對廢水中鉛的去除率為75%-99%；

2）所述納米復合材料的基體為磺酸基化苯乙烯-二乙烯苯共聚球體，所述的基體內含負電性的官能基團，該負電性的官能基團為磺酸基團，所述的磺酸基團在pH為1.0-6.0的酸性條件下均能保持穩定，且在吸附過程中起到Donnan預富集的作用；

3）所述納米復合材料的基體表面均勻分布有孔，孔內均勻分布有納米水合氧化鋯顆粒，該納米水合氧化鋯顆粒在pH小于0.5的條件下，仍能穩定分散于基體內孔道表面；

使用該納米復合材料深度處理酸性含鉛礦冶廢水的具體步驟為：

（a）過濾酸性含鉛礦冶廢水，去除懸浮顆粒，并調節濾液pH至1.0-6.0；

（b）將步驟（a）獲得的濾液通過吸附塔，吸附塔內填充有上述納米復合材料；

（c）當步驟（b）中出水鉛離子濃度達到穿透點時停止吸附，利用HNO₃和Ca(NO₃)₂的混合溶液對吸附塔內的上述納米復合材料進行脫附再生，再生后供循環使用。

4.根據權利要求3所述的一種聚合物基納米復合材料深度處理酸性含鉛礦冶廢水的方法，其特征在于：步驟（a）中所述酸性含鉛礦冶廢水中鉛離子濃度為1.0-5.0mg/L。

5.根據權利要求4所述的一種聚合物基納米復合材料深度處理酸性含鉛礦冶廢水的方法，其特征在于：步驟（b）中裝填的納米復合材料，基體孔內均勻分布的納米水合氧化鋯顆粒的粒徑為2-50nm，所述的基體與納米水合氧化鋯總質量的質量比為1:0.1-0.5。

6.根據權利要求4或5所述的一種聚合物基納米復合材料深度處理酸性含鉛礦冶廢水的方法，其特征在于：步驟（b）中操作溫度為5-40℃，濾液流速為3-15BV/h。

7.根據權利要求6所述的一種聚合物基納米復合材料深度處理酸性含鉛礦冶廢水的方法，其特征在于：步驟（c）中，所述吸附穿透點為出水鉛離子濃度達0.5-1.5mg/L，所述HNO₃和Ca(NO₃)₂的混合溶液中HNO₃和Ca(NO₃)₂的質量百分比濃度均為1-10%，該混合溶液在20-50℃溫度條件下以0.5-1.0BV/h的流速對納米復合材料進行脫附再生。