一种高选择性同步吸附氟和磷树脂及其合成方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种高选择性同步吸附氟和磷树脂及其合成方法与应用，属于树脂合成领域。本发明专利技术通过使用强酸性阳离子交换树脂作为载体，分两步负载不同的相对原子质量的金属并在一定浓度的碱液中进行固化，得到对污水中的氟和磷具有高选择性的树脂。本发明专利技术方法合成的树脂不仅能够实现高选择性地同步吸附污水中的氟和磷，而且具有较高的吸附稳定性，可重复再生使用多次，具有良好的实际应用价值。

A high selective synchronous adsorption of fluorine and phosphorus resin and its synthesis method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种高选择性同步吸附氟和磷树脂及其合成方法与应用
本专利技术属于树脂合成领域，更具体地说，涉及一种高选择性同步吸附氟和磷树脂及其合成方法与应用。
技术介绍
随着城市化步伐越来越快，城市居民数量有很大的提升，这也使得城市排放污水越来越多，其中通常也都含有少量的磷酸盐、硝态氮等阴离子。氮、磷、氟作为一种地球中生态固有物质广泛存在，同时也是地球生命体不可或缺的元素。但是，氮磷等营养元素一旦富集化，长时间就会发生藻类水华事件，如太湖水污染事件、巢湖蓝藻事件等，而过量的氟可以引起人体生理及病理的变化，从而造成危害。对于污水中阴离子的去除的方法，传统的方法一般会采用化学沉淀、生物处理工艺等。化学沉淀除阴离子需要通过投加相应量的化学试剂，虽然对特定的阴离子去除率很高，但是处理成本相对昂贵，并且会产生大量的化学污泥；生物处理工艺虽然工艺操作简单，但是，对去除阴离子的效率很低，难以达到排放标准。吸附法作为简单易操作的方法，且处理成本相对低廉，受到了广泛关注，尤其是树脂吸附技术。树脂吸附技术是一种高效水处理技术，树脂是一类带有功能基团的不溶性高分子化合物，其结构由高分子骨架、离子交换基团和空穴三部分所组成。树脂可通过对被交换物质的离子交换和吸附，达到物质的分离、置换、提纯、浓缩、富集等效果。树脂在应用失效后，可用酸、碱或其它再生剂进行再生，恢复其交换能力，使树脂能够长期反复地使用。经检索发现，文献中Fe(Ⅲ)改性大孔磺酸型树脂对饮用水中氟离子的具有很好地吸附特性(吴程程,田浩廷,赵雅萍.载Fe(Ⅲ)树脂除氟性能的研究[J].华东师范大学学报(自然科学版),2011(06):42-52+80.)。同时也有文献提出，锆改性沸石具备较高的阴离子吸附能力这主要是因为锆改性沸石表面存在的锆的氧化物或氢氧化物对水中磷酸盐、硝态氮等阴离子具备良好的亲和力，锆的氧化物或氢氧化物吸附水中阴离子的主要机制是配位体交换作用。当水中阴离子被吸附到吸附剂表面后，阴离子会取代锆氧化物或氢氧化物表面的羟基基团，形成新的内配合物。(Evaluationofsedimentcappingwithactivebarriersystems(ABS)usingcalcite/zeolitemixturestosimultaneouslymanagephosphorusandammoniumrelease[J].LinJW,ZhanYH,ZhuZL,ScienceoftheTotalEnvironment,2011,409(3):638-646；SuY,CuiH,LiQ,etal.Strongadsorptionofphosphatebyamorphouszirconiumoxidenanoparticles[J].SuY,CuiH,LiQ,etal.WaterResearch.2013,47(14):5018-5026)。又如，申请号201410349969.X，申请日为2014年7月22日的专利技术专利申请公开了一种利用嵌入型氧化镧复合树脂深度除磷的方法，其中提出纳米氧化镧与阴离子磷酸盐、砷酸盐等能够形成内核配位作用，表现出极强的吸附性能。树脂的载体通常选择强碱性阴离子交换树脂，但是阴离子树脂的抗有机污染性很差，当污水中无机阴离子和有机阴离子共存时，有机阴离子会吸附在树脂的孔道中，堵塞孔道，且不易脱落，导致树脂的交换能力降低。现有处理污水中氟和磷离子的方法中，树脂吸附法因为处理成本低廉，且操作简易，受到广泛的关注。但是目前树脂对于实际污水中氟和磷的选择性较差，导致树脂的吸附量降低，无法达到出水排放标准，因此目前急需寻求一种能够同步吸附污水中氟和磷的高选择性树脂。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有污水处理技术中树脂对污水中氟和磷的选择性吸附效果差的问题，本专利技术提供一种高选择性同步吸附氟和磷树脂及其合成方法与应用。本专利技术通过使用阳离子交换树脂作为载体，分两步负载不同的金属，制备得到吸附效果稳定且对废水中的氟和磷具有高选择性吸附的树脂，提高了树脂对氟和磷的吸附效果。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术的一种高选择性同步吸附氟和磷树脂的合成方法，包括以下步骤：S10、将阳离子交换树脂置于金属离子溶液中，采用金属离子溶液对阳离子交换树脂进行负载，得到负载金属的树脂；S20、将步骤S10中得到的树脂置于另一种金属离子溶液中，而后升温、搅拌进行负载，得到负载不同金属的树脂；S30、将步骤S20中得到的树脂置于碱液中，而后升温、搅拌进行固化，得到高选择性同步吸附氟和磷的树脂。优选地，步骤S10中，所述金属离子溶液与阳离子交换树脂的质量比为5-10。优选地，步骤S10中的金属离子溶液的金属元素相对原子质量小于步骤S20中的金属离子溶液的金属元素相对原子质量。优选地，步骤S10的具体步骤为：将阳离子交换树脂装入树脂柱中，在树脂柱中使得金属离子溶液与阳离子交换树脂动态接触，并将金属负载于树脂上。优选地，在树脂柱中使得金属离子溶液与阳离子交换树脂动态接触可以是金属离子溶液自上而下或自下而上流过阳离子交换树脂进行动态接触。优选地，所述强酸性阳离子交换树脂的强酸交换量为4-6mmol/L。优选地，步骤S20的具体步骤为：将步骤S10中得到的树脂置于另一种金属离子溶液中，加入一定量的盐固体，而后升温、搅拌，并将金属负载于树脂上；其中，所述盐固体包括硫酸钠固体、氯化钠固体、氯化钾固体中的一种或多种，所加入的盐固体质量为树脂质量的5-10％。优选地，步骤S30的具体步骤为：将步骤S20中得到的树脂置于质量浓度为5-20％的碱液中，而后升温、搅拌进行固化，得到高选择性同步吸附氟和磷的树脂。优选地，步骤S10中的金属离子溶液包含十八水合硫酸铝、氯化铝、硫酸铁以及三氯化铁溶液中的一个或多种；步骤S20中的金属离子溶液包含八水合氧氯化锆、六水合硝酸镧中的一种或两种。更优选地，步骤S10中的金属离子溶液的质量浓度为2-10％；步骤S20中的金属离子溶液的质量浓度为50-70％。优选地，步骤S10中，所述金属离子溶液在树脂柱中的流速为5-10mL/h。一种高选择性同步吸附氟和磷树脂，采用上述的一种高选择性同步吸附氟和磷树脂的合成方法合成得到。上述的一种高选择性同步吸附氟和磷树脂，可用于在吸附处理废水中的氟和磷。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的一种高选择性同步吸附氟和磷树脂的合成方法，通过使用阳离子交换树脂作为载体，克服了现有技术中以阴离子交换树脂作为载体的抗有机污染性差的问题，并通过分两步负载不同的相对原子质量的金属并在一定浓度的碱液中进行固化，制得了高选择性同步吸附氟和磷的树脂，F-去除率可达到85.8％，PO43-去除率可达到95.3％，有效解决了树脂对氟和磷选择性吸附效果差的问题；(2)本专利技术的一种高选择性同步吸附氟和磷树脂的合成方法，通过设计分步负本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高选择性同步吸附氟和磷树脂的合成方法，包括以下步骤：/nS10、将阳离子交换树脂置于金属离子溶液中，采用金属离子溶液对阳离子交换树脂进行负载，得到负载金属的树脂；/nS20、将步骤S10中得到的树脂置于另一种金属离子溶液中，而后升温、搅拌进行负载，得到负载不同金属的树脂；/nS30、将步骤S20中得到的树脂置于碱液中，而后升温、搅拌进行固化，得到高选择性同步吸附氟和磷的树脂。/n

【技术特征摘要】
1.一种高选择性同步吸附氟和磷树脂的合成方法，包括以下步骤：
S10、将阳离子交换树脂置于金属离子溶液中，采用金属离子溶液对阳离子交换树脂进行负载，得到负载金属的树脂；
S20、将步骤S10中得到的树脂置于另一种金属离子溶液中，而后升温、搅拌进行负载，得到负载不同金属的树脂；
S30、将步骤S20中得到的树脂置于碱液中，而后升温、搅拌进行固化，得到高选择性同步吸附氟和磷的树脂。


2.根据权利要求1所述的一种高选择性同步吸附氟和磷树脂的合成方法，其特征在于：步骤S10中，所述金属离子溶液与阳离子交换树脂的质量比为5-10。


3.根据权利要求1所述的一种高选择性同步吸附氟和磷树脂的合成方法，其特征在于：步骤S10中的金属离子溶液的金属元素相对原子质量小于步骤S20中的金属离子溶液的金属元素相对原子质量。


4.根据权利要求1所述的一种高选择性同步吸附氟和磷树脂的合成方法，其特征在于：步骤S10的具体步骤为：将阳离子交换树脂装入树脂柱中，在树脂柱中使得金属离子溶液与阳离子交换树脂动态接触，并将金属负载于树脂上。


5.根据权利要求1所述的一种高选择性同步吸附氟和磷树脂的合成方法，其特征在于：步骤S20的具体步骤为：将步骤S1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王监宗，颜秉迅，王跃，郭鹏，景阳，魏文，
申请(专利权)人：江苏国创新材料研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32