[发明专利]螯合高分子树脂在去除果蔬汁中重金属离子的用途

说明书

技术领域

本发明涉及高分子树脂技术领域，具体地说，涉及一种交联苄胺 基二硫代甲酸化和三价铁离子负载在苄胺基亚甲基磷酸基上的聚苯 乙烯螯合高分子树脂的用途。

背景技术

近30年来我国经济的迅猛发展造成了严重的环境污染。重金属 残留是最严重的污染形式之一。化学上把密度大于4.5克/立方厘米的 金属称为重金属。原子量大于55的金属一般为重金属。铜、铅、锌、 铁、钴、镍、铬、钒、铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金和银等 是主要的重金属元素。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动必需的微 量元素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等对人体都是有害的，而且 所有重金属超过一定浓度时都具有很强的毒性。重金属污染是指由重 金属或其化合物造成的环境污染，主要是由于采矿、废气排放、污水 灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。重金属将土壤、大气和水体 污染以后，将进入食物链，最终进入人体。由于生物放大效应，食物 链从低级向高级的进展过程中，重金属等有害物质的含量越来越大。 重金属离子在人体内的蓄积将给人体带来难以修复的损伤，剂量大时 会直接导致死亡。在“世界十大污染事件”中，“水俣病”事件和“痛痛 病”事件分别是由重金属汞和镉引起的。重金属残留造成的巨大危害 已经使得人们不得不正视它的存在、并努力寻找解决办法。

由于土壤和水体被重金属污染，植物的种植和栽培毫无疑问将受 到影响。与人类生活密切相关的水果和蔬菜同样不能幸免。以苹果为 例，据对我国苹果主产地-山东地区出产的苹果的研究分析表明：氟、 汞和铬的检出率为100％，铅、锡、砷的检出率均超过93％，汞、铅 和锡的超标率分别为1.47％、11.29％和8.06％。水果和蔬菜中的重金 属主要来源于土壤、灌溉用水、施用的农药和肥料、水果和蔬菜自身 对重金属的富集以及工业生产中“废水、废气、废渣”的污染。水果和 蔬菜中的重金属超标直接影响到了果汁、蔬菜汁等相关产业。果汁和 蔬菜汁还存在在加工过程中被重金属污染的可能。

随着农业科技的最新成果不断应用于生产，我国水果和蔬菜的单 产和总产量不断创出历史新高。果汁和蔬菜汁已经称为我国重要的产 业。据统计，我国苹果浓缩汁的产量已经占到世界总产量的40％以 上，出口量占世界贸易总量的一半以上。因此，果汁和蔬菜汁中的重 金属残留必需引起足够的重视。国家标准局颁布的《果、蔬汁饮料卫 生标准》(GB 19297-2003)明确规定了重金属的限量指标为：砷(As) ≤0.2mg/kg、铅(Pb)≤0.05mg/kg、铜(Cu)≤5.0mg/kg。此外，国家标准 局还就具体的果汁颁布了具体的标准，其中也对重金属限量进行了明 确的限定。

目前一般采用吸附法、离子交换处理法和螯合树脂法等方法去除 果汁或蔬菜汁中的重金属离子。

吸附法是利用吸附剂的独特结构，通过表面吸附、表面电相互作 用或形成表面氢键等形式将果汁或蔬菜汁中的重金属离子除去的方 法。常用的吸附剂有活性炭纤维、膨润土和大孔吸附树脂等。

离子交换处理法是利用离子交换剂去除重金属离子的方法。离子 交换是靠交换剂自身携带的能自由移动的离子与被处理的果汁或蔬 菜汁中的重金属离子进行交换来实现的。推动离子交换的动力是离子 间的浓度差和交换剂上的功能基团对重金属离子的亲和能力。多数情 况下被处理溶液中的重金属离子是先被吸附、再被交换。因此，离子 交换剂具有吸附、交换双重功效。常用的离子交换剂有离子交换树脂、 离子交换纤维和沸石等。

螯合树脂去除法是利用改性高分子树脂上的含有氧、氮、硫等元 素的官能团能与果汁或蔬菜汁中的重金属离子形成稳定的螯合物的 原理来达到去除重金属离子的目的。常用的螯合型树脂包括苄亚胺二 乙酸型螯合树脂、巯基型螯合树脂、胺基型螯合树脂、苄胺基磷酸型 螯合树脂和负载有三价铁离子和/或三价镧离子的苄胺基磷酸型螯合 树脂。

随着生物化学理论和技术的不断进步和创新，目前已经出现了生 物体借助化学作用去除重金属离子的方法。该方法的机理可能是细胞 外富集/沉积、细胞表面吸附或络合、细胞内富集等。去除重金属离 子的过程可能包括静电吸引、络合、离子交换、微沉淀、氧化还原反 应等各过程。

上述用来去除果汁或蔬菜汁中的重金属离子的方法都存在或多 或少的缺点，这些缺点限制了它们在实际生产中的推广和应用。