[發明專利]一種用于工業用水除氧的納米鐵?鈀樹脂及其制備方法

在審

• 申請號: 201710792735.6
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107456997A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 高偉信;楊帆;陳曉麗;張輝;李欣
• 申請（專利權）人: 泉州市科茂利通智能科技有限公司
• 主分類號: B01J31/08
• 分類號: B01J31/08;B01J31/06;B01J37/16;B01J37/02;C02F1/20;C02F1/42;C02F1/28
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技術領域

本發明涉及復合除氧材料及其制備技術領域，具體的說，是一種用于工業用水除氧的納米鐵-鈀樹脂及其制備方法。

背景技術

在常溫常壓下，水中會溶有一定量的氧氣（溶解氧），其濃度一般為8～10mg/L，對于飲用水而言，水中溶解氧濃度越高，說明水質越好，但是對許多工業用水而言，高濃度的溶解氧會造成設備的腐蝕或產品的質量下降。比如，鍋爐給水中溶解氧的存在，會加重系統的腐蝕，從而縮短管道和設備的使用壽命。為此，《低壓鍋爐水質標準》（GB1576-96），要求蒸發量大于6t/h的蒸汽鍋爐必須裝設給水除氧裝置。在半導體工業中，溶解氧含量同樣是一個需要嚴格控制的指標，這是因為水中的溶解氧使電子晶片表面生成一層氧化物，這層氧化物的導電性能將影響產品的性能，所以生產用水中的溶解氧要控制在10μg/L。傳統的溶解氧去除方法有熱力除氧、真空除氧、解吸除氧、化學除氧等，但是無論哪種方法，都由于自身的缺陷而存在一定的局限性，如處理成本或基建費用過高，或者處理效果不好，無法將水中的溶解氧去除到10μg/L左右，因此不能滿足特種用水的需求。

鈀作為一種過渡金屬是很好的催化劑，鈀催化劑有很強的吸附和儲存活性氫的功能，并且能夠降低反應的活化能，提高氫氣的反應活性，同時也具有對氧的吸附能力。在同時含有溶解氫和溶解氧的水中，通過樹脂表面時，在金屬鈀的的吸附和催化下發生氫氣和氧氣生成水的反應，從而達到去除水中氧的能力。用零價鐵金屬還原污染物就成為一個非常活躍的研究領域。零價鐵體系具有廉價、高效、簡單的特點，可以快速還原降解水體中的多種污染物，甚至可以催化還原降解結構較為復雜的含氯有機污染物，如除草劑、多氯聯苯（PCBs）、含氯有機農藥等。與常規的鐵粉相比，納米零價鐵具有顆粒小（1-100nm）、比表面積大和反應活性強等優點。

發明內容

針對現有技術中存在的問題和不足，本發明的目的在于提供一種用于工業用水除氧的納米鐵-鈀樹脂及其制備方法，解決了傳統除氧方法處理成本或基建費用過高，或者處理效果不好的問題，滿足特種用水的需求，相比普通的負載有鐵的除氧樹脂具有更好的除氧效果。

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：一種用于工業用水除氧的納米鐵-鈀樹脂，由樹脂載體和負載于樹脂上的納米活性金屬鈀和鐵組成，金屬鈀的重量百分含量為0.2-1％，金屬鐵的百分含量為0.1-0.5%，所述樹脂為陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂或吸附樹脂，樹脂粒度為0.5-2mm。

一種用于工業用水除氧的納米鐵-鈀樹脂的制備方法，包括如下步驟：

A1. 樹脂載體的處理：將樹脂加入到去離子水中或堿性水溶液中浸泡，過濾后用去離子水洗滌；

A2. 納米鈀樹脂的制備：將步驟A1中處理后的樹脂浸在水中，樹脂水體系中加入氯化鈀鹽水溶液，用堿性水溶液調節體系pH為2-7，在室溫下，攪拌浸漬3-12小時，用5％NaOH調節體系pH，放置6-12小時，過濾，樹脂濾餅加去離子水后入反應釜中，采用化學還原劑進行還原，活性組分金屬鈀以納米級顆粒均勻分布在樹脂載體表面，然后過濾并洗滌至無氯離子，即得到納米鈀樹脂；

A3. 納米鐵-鈀樹脂的制備：將步驟A2中制得的納米鈀樹脂浸在去氧冰水配制成的0.7-0.84mol/L的KBH₄水溶液中，然后逐滴勻速滴入Fe²⁺的分散劑混合溶液。

為了更好的實現本發明，進一步的，所述步驟A2中堿性水溶液為NaOH、Na₂CO₃、KOH或K₂CO₃水溶液，其濃度為0.1-1mol/L。

為了更好的實現本發明，進一步的，所述步驟A2中化學還原劑為水溶性還原劑HCOONa、HCHO、HCOOH或水合肼。

為了更好的實現本發明，進一步的，所述步驟A2中化學還原劑與金屬鈀的質量比為1-10∶1。

為了更好的實現本發明，進一步的，所述步驟A3中的分散劑為羧甲基纖維素鈉。

為了更好的實現本發明，進一步的，所述步驟A3中分散劑羧甲基纖維素鈉的濃度范圍為0.6%-0.8%（w/w）。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：

（1）本發明在樹脂載體上負載金屬鈀，通過金屬鈀的吸附和催化作用，有效去除工業用水中的氧；

（2）本發明在樹脂金屬鈀體系中引入了金屬鐵，制得納米鐵-鈀樹脂，金屬鐵鈀的雙重效應提高了樹脂材料的污水處理能力。

具體實施方式