一种超声浸渍改性树脂的制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于水处理技术领域，具体设及一种超声浸溃改性树脂的制备方法和应 用。
【背景技术】
[0002] 随着工农业和社会经济的发展，氧化性污染物对水体造成的污染逐渐加重，运些 氧化性物主要包括硝酸盐、漠酸盐、高氯酸盐及挥发性有机物质如氯仿等。氧化性污染物中 最具代表性的污染物为硝酸盐，我国地下水硝酸盐污染问题在本世纪初开始显现，2005年 北京市平原农区地下水的检测报告中发现：该区浅层地下水硝酸盐严重超过我国饮用水标 准（lOmg/L);深度在3~6m的浅层地下水水质最差，硝酸盐含量平均为47. 53mg/l，超标率 和严重超标率均超过1/2。此外，我国北方部分省市的地下水硝酸盐含量测定结果表明，多 数省市的地下水中硝酸盐平均值接近12mg/l，其中大约35%的地下水超过lOmg/L。硝酸盐 可间接导致血红蛋白失去携氧功能，从而使人产生高铁血红蛋白症。对于婴儿，只要饮用水 内硝酸盐含量超过90mg/L就易导致婴儿高铁血红蛋白症，同时易诱发婴幼儿产生其他并 发症。鉴于硝酸盐的危害，近年来，国内外学者对水中硝酸盐去除技术进行了大量研究。
[0003] 目前可用于去除硝酸盐的技术，主要有生物法、化学法、反渗透法和吸附法（包括 离子交换法）。生物法去除水体中硝酸盐需要投加碳源，因而存在碳源投加过量和二次污染 问题。利用零价铁作为还原剂将水中的硝酸盐还原为氮气，其操作简单、反应速度快，但是 零价铁还原硝酸盐的产物比例主要取决于反应条件，其还原机理随着反应条件的改变而改 变，另外主要副产物为氨氮，容易带来二次污染。综合比较，吸附法中的离子交换法因具有 工艺简单、处理迅速、效果稳定等优点，成为目前最有发展空间的处理技术。因此如何得到 更加经济、高效的离子交换树脂成为了去除水体中硝酸盐的关键。常规阴离子交换树脂选 择吸附离子的顺序加大了去除硝酸盐的难度，而利用超声浸溃产生径基氧化铁负载在树脂 表面的改性树脂去除硝酸盐的方法还未见报道。
[0004] 径基氧化铁（FeOOH)形成过程中的反应式如下： 阳005] 6H2〇+5Fe2++Mn〇4一5化00H(S)巧H ++Mn2+ (1)
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种吸附能力稳定，易再 生重复使用、适用范围广、环境友好的超声浸溃改性树脂。
[0007] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：
[0008] 技术方案之一：
[0009] 所述超声浸溃改性树脂的制备方法，包括W下步骤：
[0010] (1)取一定体积的新鲜树脂，W1:5的体积比加入到5%~20%氯化钢溶液中浸泡 2~化，再用去离子水冲洗至无色，自然烘干至恒重后备用； 1] 似称取步骤（1)得到的预处理树脂，与浓度为2.Og/L~15.Og/L的KMn〇4溶液 W1:2~5的体积比混合浸溃，并快速揽拌化；然后用去离子水洗涂过滤至滤液无色；阳01引做将步骤似得到的浸溃树脂，W1:2~5的体积比快速加入到85.Og/L~ 176. 3g/L的化S〇4? 7&0溶液中，并密封进行超声浸溃30min~60min，充分反应后，用1 %的 碳酸氨钢溶液和去离子水交替冲洗S次，再用去离子水快速冲洗至抑呈中性，真空干燥， 得到超声浸溃改性树脂。
[0013] 步骤（1)所述的新鲜树脂优选为D201大孔径阴离子树脂，氯化钢浓度优选为 10%，浸泡时间优选为化。
[0014] 步骤似所述体积比优选为1:2,KMn〇4溶液浓度优选为2.Og/L。
[0015] 步骤（3)所述体积比优选为1:2,FeS〇4 ? 7&0溶液浓度优选为85.Og/l，超声浸溃 时间优选为30min。
[0016] 技术方案之二：
[0017] 所述改性树脂在含氧化性污染物水体中的应用。
[0018] 所述氧化性污染物为氯酸盐、漠酸盐或硝酸盐。
[0019] 具体操作为：在水体中加入改性树脂，控制水体抑为7. 0~7. 5,并在20°C~30°C 的条件下进行水浴恒溫振荡反应，然后将改性树脂分离，完成对水体中氧化性污染物的去 除。
[0020] 所述水体中硝酸盐浓度为5.Omg/L~50mg/L;所述恒溫振荡反应条件：恒溫溫度 25°C，振荡频率为，200巧m，反应时间为0.化~12h。
[0021] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0022] 1、改性树脂对初始浓度为lOmg/L的硝酸盐的去除率可达100%，相比于未经过改 性的树脂，本发明的改性树脂对硝酸盐的去除有优异的效果。
[0023] 2、本发明制备的树脂，易再生重复使用、适用范围广，且制备工艺简单，可广泛应 用于水处理领域。
【附图说明】
[0024] 图1为未改性树脂的电子显微镜示意图。
[0025] 图2为实施例1制得的改性树脂的电子显微镜示意图。
【具体实施方式】
[0026] W下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。 阳〇27] 实施例1 :
[0028] 一种超声浸溃改性树脂的制备方法，包括W下步骤：
[0029] (1)取一定体积的新鲜树脂，W1:5的体积比加入到5%~20%氯化钢溶液中浸泡 2~化，再用去离子水冲洗至无色，自然烘干至恒重后备用；
[0030] (2)称取步骤（1)得到的预处理树脂，与浓度为2.Og/L~15.Og/L的KMn〇4溶液 W1:2~5的体积比混合浸溃，并快速揽拌化；然后用去离子水洗涂过滤至滤液无色；
[00川 做将步骤似得到的浸溃树脂，W1:2~5的体积比快速加入到85.Og/L~ 176. 3g/L的化S04? 7&0溶液中，并密封进行超声浸溃30min~60min，充分反应后，用1 %的 碳酸氨钢溶液和去离子水交替冲洗S次，再用去离子水快速冲洗至抑呈中性，真空干燥， 得到超声浸溃改性树脂。
[0032] 将上述制得的超声浸溃改性树脂置于100倍的电子显微镜下进行观察，得到如图 2所示的电子显微镜图。与图1中未改性的树脂进行对比可W看出，图2所示超声浸溃改性 后的树脂呈现浅绿色，表明树脂表面负载了一定量的径基氧化铁（FeOOH)。 阳〇3引实施例2 :
[0034] 本发明的超声浸溃改性树脂用于处理水体中的硝酸盐，包括W下步骤：
[0035] 将实施例1制得的超声浸溃改性树脂，分别投加到5组250mL初始浓度为5mg/L、 lOmg/L、20mg/l、40mg/L和50mg/L的硝酸盐水体中，超声浸溃改性树脂的投加量为0. 2g，水 体的初始抑值为7. 0 + 0. 2,在25°C条件下进行水浴恒溫振荡反应，1化后用滤纸将该材料 从水体中分离出来后，用离子色谱仪测定水体中剩余硝酸盐浓度，计算硝酸盐的去除率，结 果如表1所示。
[0036] 对比例1 :
[0037] 采用未改性的D201大孔径阴离子树脂。取一定体积的新鲜树脂，1:5的体积比加 入到10%氯化钢溶液中浸泡化，再用去离子水冲洗至无色，自然烘干保存备用。
[0038] 取0.2g该树脂投加到5组250血初始浓度为5mg/l、10mg/L、20mg/l、40mg/L和 50mg/L的硝酸盐水体中，水体的初始抑值为7. 0 + 0. 2,在25°C条件下进行水浴恒溫振荡 反应，1化后用滤纸将该材料从水体中分离出来后，用离子色谱仪测定水体中剩余硝酸盐浓 度，计算硝酸盐的去除率，结果如表1所示。
[0039] 表1 :不同初始浓度条件下改性树脂与未改性树脂对硝酸盐的去除率
[0040]
阳0川对比实施例2与对比例1可知，在硝酸盐初始浓度为5mg/L和lOmg/L的条件下， 改性树脂对硝酸盐的去除率可达到100%，可将硝酸盐完全去除（离子色谱仪对硝酸盐的 检测限为0.Img/L);而未改性树脂对硝酸盐的去除率仅有79. 40%和77. 10%。当硝酸盐 浓度逐渐增大时，两种树脂对硝酸盐的去除率都有所降低。硝酸盐的初始浓度增大到50mg/ L时，改性树脂对硝酸盐的去除率大约是未改性树脂的2倍。由此可见，超声浸溃改性后的 树脂比未改性的树脂对硝酸盐的去除率有了很大的提高。
[0042] W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种超声浸渍改性树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 取一定体积的新鲜树脂，以1:5的体积比加入到5%~20%氯化钠溶液中浸泡2~ 6h，再用去离子水冲洗至无色，自然烘干至恒重后备用； (2) 称取步骤（1)得到的预处理树脂，与浓度为2. Og/L~15. Og/L的KMnO4溶液以 1:2~5的体积比混合浸渍，并快速搅拌2h ;然后用去离子水洗涤过滤至滤液无色； (3) 将步骤（2)得到的浸渍树脂，以1:2~5的体积比快速加入到85. Og/L~176. 3g/ L的FeSO4 ? 7H20溶液中，并密封进行超声浸渍30min~60min，充分反应后，用1 %的碳酸 氢钠溶液和去离子水交替冲洗三次，再用去离子水快速冲洗至pH呈中性，真空干燥，得到 超声浸渍改性树脂。2. 根据权利要求1所述的超声浸渍改性树脂的制备方法，其特征在于，步骤（1)所述新 鲜树脂为D201大孔径阴离子树脂。3. 根据权利要求1所述的超声浸渍改性树脂的制备方法，其特征在于，步骤（1)所述氯 化钠浓度为10 %，浸泡时间为6h。4. 根据权利要求1所述的超声浸渍改性树脂的制备方法，其特征在于，步骤（2)所述体 积比为1:2, KMnO4溶液浓度为2. Og/L。5. 根据权利要求1所述的超声浸渍改性树脂的制备方法，其特征在于，步骤（3)所述体 积比为1:2, FeSO4 ? 7H20溶液浓度为85. Og/L，超声浸渍时间为30min。6. 根据权利要求1所述的改性树脂在含氧化性污染物水体中的应用。7. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述氧化性污染物为氯酸盐、溴酸盐或硝 酸盐。8. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于，在水体中加入超声浸渍改性树脂，控制水 体pH为7. 0~7. 5,并在20°C~30°C的条件下进行水浴恒温振荡反应，然后将改性树脂分 离，完成对水体中氧化性污染物的去除。9. 根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述水体中氧化性污染物为硝酸盐，浓度 为5. 0mg/L~50mg/L ;所述恒温振荡反应条件：恒温温度25°C，振荡频率200rpm，反应时间 0? 5h ~12h〇
【专利摘要】本发明公开了一种超声浸渍改性树脂的制备方法和应用，其制备方法包括：取一定体积的新鲜树脂加入到氯化钠溶液中进行浸泡预处理；将预处理过的树脂，和KMnO4溶液混合浸渍，并快速搅拌，然后用去离子水洗涤过滤至滤液无色；将得到的浸渍树脂，以一定体积比快速加入到的FeSO4·7H2O溶液中，并密封进行超声浸渍，充分反应后，用碳酸氢钠的溶液和去离子水交替冲洗至pH至中性，真空干燥，得到超声浸渍羟基氧化铁改性树脂。与未改性的树脂相比，本发明的树脂对硝酸盐去除性能有了较大的提高，对浓度为10mg/L的硝酸盐水体，去除率达100％，表现出了很高的吸附效率，可广泛应用于水处理领域。
【IPC分类】B01J20/30, C02F101/16, C02F1/28, B01J20/26, C02F103/06
【公开号】CN105013454
【申请号】CN201510375666
【发明人】钟宇, 李小明, 杨麒, 赵建伟, 徐秋翔, 李思蓓, 姚福兵, 曾光明
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月1日