[发明专利]含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂吸附废水中六价铬离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂吸附废水中六价铬离子的方法。

背景技术

水溶性的六价铬化合物是强致癌性物质，被列为对人体危害最大的八种化学物质之一，对人体及环境都有非常大的毒害作用。铬污染主要来自制革、电镀、金属加工、冶金、印刷、纺织、染料等工业排放出来的废水，由于铬及其相关产品的不当使用，致使大量含铬废物流失到环境中，从而对土壤、水体造成了严重的污染，六价铬比三价铬的毒性大100倍，中国规定地面水中六价铬最高允许排放浓度为0.5mg/L。因此，含铬的废水治理尤为重要，通常采用的方法主要有沉淀法、氧化还原法、电解法、吸附法、离子交换法等，各种方法都各有优缺点。目前，文献中用成本低廉的生物吸附材料吸附废水中六价铬离子的比较多。但生物吸附材料自身容易凝聚、形成凝胶而且回收利用比较难，因此限制了生物吸附材料的大规模应用。离子交换法是一种常见技术，它的主要优点是高的选择性，不会产生大量污泥造成二次污染，可回收利用。

离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，阴离子交换树脂在水溶液中能够解离出阴离子同时吸附原溶液中存在的阴离子，而且对水溶液中的阴离子存在一定的选择性顺序。六价铬的化合物在水溶液中主要以络阴离子的形式存在。以前常用的阴离子交换树脂主要为含有季铵或叔胺基团的强碱或弱碱性阴离子交换树脂。本发明主要采用一种含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂，它具有高的热稳定性，及可调控的亲疏水性和极性，对六价铬离子具有高的选择性。能够完全除去低浓度废水中的六价铬离子，而且活性交换位置也得到了充分利用，这是以前常用的阴离子交换树脂所不及的。

专利(申请号：200710055629.6)报道了咪唑改性的苯乙烯大孔吸附树脂的制备方法。专利(申请号：200610087136.6)报道了表面含有哌啶、咪唑、三氮唑、三唑钠等基团的SBA-15作为六价铬离子的吸附剂及其制备方法。专利(专利号：US7358318)报道了含有硫醇、氨基、咪唑等基团的溶胶-凝胶材料吸附汞、镉、铬等金属离子。但这两种吸附剂使用的pH范围窄，只在酸性条件下对六价铬离子有高的吸附容量，在中性和碱性条件下对铬的吸附容量很低。而我们采用的是一种含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂，在所有pH范围内都具有高的吸附容量。文献检索表明，用含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂吸附废水中六价铬离子的文献未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供本发明涉及含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂吸附废水中六价铬离子的方法。

本发明提供的含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂，是一种含咪唑结构的聚苯乙烯树脂。结构如下所示：

其中X^-是相反离子，为氯离子、硫酸根离子或硝酸根离子，用于吸附低浓度废水中有毒的六价铬离子。

根据元素分析，本发明所述含有的咪唑结构为两性的甲基咪唑氯盐，氯型含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂中咪唑基团的含量为2.578mmol/g；其为两性的甲基咪唑硫酸盐，硫酸根型含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂中咪唑基团的含量为2.306mmol/g；其为两性的甲基咪唑硝酸盐，硝酸根型含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂中咪唑基团的含量测不出来。

本发明所述氯型含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂的制备方法，是按文献方法制备(Z.Wang，et al.，HelveticaChimica Acta，2005，88，986)。硫酸根和硝酸根型的含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂是由氯型含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂与2mol/L硫酸钠和硝酸钠溶液反应，然后用大量去离子水洗脱过量的硫酸根和硝酸根离子制得，此方法也为已知方法。

采用含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂吸附废水中的六价铬离子的方法，其步骤和条件如下：

(1)、检测含六价铬离子的废水中六价铬离子的浓度；

(2)、检测结果为：

a、当废水中六价铬离子的浓度为0.5～60mg/L，吸附废水中的六价铬离子的方法如下：

取含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂置于容器中，加入含六价铬离子的废水，其中含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂用量g与含六价铬离子的废水的体积L的比为1∶1.5，在25℃、pH＝1～10条件下振荡10～150min，静置沉降将废水与含咪唑结构的强碱阴离子交换树脂分离，经过一次吸附，废水中六价铬离子的浓度就低于0.5mg/L。达到中国规定废水排放标准，可直接排放。