[發明專利]一種高選擇性同步吸附氟和磷樹脂及其合成方法與應用

有效

• 申請號: 201911420731.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111013556B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 王監宗;顏秉迅;王躍;郭鵬;景陽;魏文
• 申請（專利權）人: 江蘇國創新材料研究中心有限公司
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10;C02F101/14
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 蔣海軍;吳雪健

本發明公開了一種高選擇性同步吸附氟和磷樹脂及其合成方法與應用，屬于樹脂合成領域。本發明通過使用強酸性陽離子交換樹脂作為載體，分兩步負載不同的相對原子質量的金屬并在一定濃度的堿液中進行固化，得到對污水中的氟和磷具有高選擇性的樹脂。本發明方法合成的樹脂不僅能夠實現高選擇性地同步吸附污水中的氟和磷，而且具有較高的吸附穩定性，可重復再生使用多次，具有良好的實際應用價值。

技術領域

本發明屬于樹脂合成領域，更具體地說，涉及一種高選擇性同步吸附氟和磷樹脂及其合成方法與應用。

背景技術

隨著城市化步伐越來越快，城市居民數量有很大的提升，這也使得城市排放污水越來越多，其中通常也都含有少量的磷酸鹽、硝態氮等陰離子。氮、磷、氟作為一種地球中生態固有物質廣泛存在，同時也是地球生命體不可或缺的元素。但是，氮磷等營養元素一旦富集化，長時間就會發生藻類水華事件，如太湖水污染事件、巢湖藍藻事件等，而過量的氟可以引起人體生理及病理的變化，從而造成危害。

對于污水中陰離子的去除的方法，傳統的方法一般會采用化學沉淀、生物處理工藝等。化學沉淀除陰離子需要通過投加相應量的化學試劑，雖然對特定的陰離子去除率很高，但是處理成本相對昂貴，并且會產生大量的化學污泥；生物處理工藝雖然工藝操作簡單，但是，對去除陰離子的效率很低，難以達到排放標準。

吸附法作為簡單易操作的方法，且處理成本相對低廉，受到了廣泛關注，尤其是樹脂吸附技術。樹脂吸附技術是一種高效水處理技術，樹脂是一類帶有功能基團的不溶性高分子化合物，其結構由高分子骨架、離子交換基團和空穴三部分所組成。樹脂可通過對被交換物質的離子交換和吸附，達到物質的分離、置換、提純、濃縮、富集等效果。樹脂在應用失效后，可用酸、堿或其它再生劑進行再生，恢復其交換能力，使樹脂能夠長期反復地使用。

經檢索發現，文獻中Fe(Ⅲ)改性大孔磺酸型樹脂對飲用水中氟離子的具有很好地吸附特性(吳程程,田浩廷,趙雅萍.載Fe(Ⅲ)樹脂除氟性能的研究[J].華東師范大學學報(自然科學版),2011(06):42-52+80.)。同時也有文獻提出，鋯改性沸石具備較高的陰離子吸附能力這主要是因為鋯改性沸石表面存在的鋯的氧化物或氫氧化物對水中磷酸鹽、硝態氮等陰離子具備良好的親和力，鋯的氧化物或氫氧化物吸附水中陰離子的主要機制是配位體交換作用。當水中陰離子被吸附到吸附劑表面后，陰離子會取代鋯氧化物或氫氧化物表面的羥基基團，形成新的內配合物。(Evaluation of sediment capping with activebarrier systems(ABS)using calcite/zeolite mixtures to simultaneously managephosphorus and ammonium release[J].Lin J W,Zhan Y H,Zhu Z L,Science of theTotal Environment,2011,409(3):638-646；Su Y,Cui H,Li Q,et al.Strong adsorptionof phosphate by amorphous zirconium oxide nanoparticles[J].Su Y,Cui H,Li Q,etal.Water Research.2013,47(14):5018-5026)。

又如，申請號201410349969.X，申請日為2014年7月22日的發明專利申請公開了一種利用嵌入型氧化鑭復合樹脂深度除磷的方法，其中提出納米氧化鑭與陰離子磷酸鹽、砷酸鹽等能夠形成內核配位作用，表現出極強的吸附性能。樹脂的載體通常選擇強堿性陰離子交換樹脂，但是陰離子樹脂的抗有機污染性很差，當污水中無機陰離子和有機陰離子共存時，有機陰離子會吸附在樹脂的孔道中，堵塞孔道，且不易脫落，導致樹脂的交換能力降低。

現有處理污水中氟和磷離子的方法中，樹脂吸附法因為處理成本低廉，且操作簡易，受到廣泛的關注。但是目前樹脂對于實際污水中氟和磷的選擇性較差，導致樹脂的吸附量降低，無法達到出水排放標準，因此目前急需尋求一種能夠同步吸附污水中氟和磷的高選擇性樹脂。

發明內容