[发明专利]一种螯合树脂的设计制备及其针对大米中镉离子的研究应用

说明书

本发明提供一种螯合树脂及其吸附镉离子的方法，该螯合树脂的制备方法包括：1)、将氯球浸泡在作为反应溶剂的N,N—二甲基甲酰胺中，直至氯球充分溶胀；2)、在步骤1)的所得物中加入作为配体的2‑巯基噻唑啉以及作为催化剂的钠，在氮气保护的条件下于110℃下搅拌反应12小时；所述2‑巯基噻唑啉与氯球中的‑CH₂Cl的物质的量之比为3：1；3)、过滤步骤2)的所得物，得滤饼；先将滤饼用反应溶剂浸泡洗涤至洗涤液为无色，然后用蒸馏水洗涤，再依次用无水乙醇、丙酮、乙醚洗涤数次，50℃真空干燥，得到螯合树脂。本发明提供的螯合树脂具有对水溶液中镉离子选择性吸附、吸附性能好、可重复利用等特点。

技术领域

本发明涉及一种新型功能螯合树脂的合成方法以及性能研究与具体应用，具体涉及一种对水溶液中的镉离子吸附性能好，具有选择性吸附，可重复利用的新型功能螯合树脂，对其的制备方法以及在实际中的应用。

背景技术

作业场所镉污染主要是由于生产过程中使用的镉及其化合物造成，如电镀、电池生产过程等。环境中镉的主要污染来源是：铅锌矿的开采、选矿和冶炼过程中产生的废水和废气；合金钢的生产和加工过程；电镀镉的生产废水，染料、农药、油漆、玻璃、陶瓷、照像材料等生产和加工过程。植物吸收富集于土壤中的镉，可使农作物中镉含量增高。水生动物吸收富集于水中的镉，可使动物体中镉含量升高。镉的毒性比较大，受镉污染后的空气和食物对人体的危害非常严重。镉是能在人体和环境中长期蓄积的有毒重金属物质，对人体肾脏、骨骼、生殖系统、呼吸系统、心血管系统、免疫系统等均可产生毒害。肾脏是镉最重要的蓄积部位和靶器官，严重时甚至可以导致肾衰竭。此外，由于镉在人体内的蓄积，干扰了钙的吸收和代谢过程，造成人体骨骼钙化不良和钙流失，最终导致骨质疏松和软化等综合体征和症状的发生。此外，慢性镉中毒对人体生育能力也有所影响，它会严重损伤Y因子，便出生的婴儿多为女性。

如今处理含镉溶液的传统方法有化学沉淀法、离子交换法、膜分离法、吸附法等。但是化学沉淀法和离子交换法主要适合于镉离子浓度较高的水体中镉的去除，且由于废水成分都比较复杂，若用沉淀法，有些共存的离子会影响到镉离子的沉淀，甚至会与镉离子发生络合离反应，使镉离子很难得到去除，而回收的镉也不能被回收利用，沉渣还可能会造成二次污染。而膜分离法和吸附法设备投资高，且膜分离法的膜孔易堵塞，因此都难以普及，限制了大规模应用。而树脂吸附法作为新型吸附方法，吸附性能好，对镉可有高效的吸附选择性，还能重复利用，成本较低，合成方法和操作方法比较简便，对环境污染较小，因此有很好地发展前景。

螯合树脂是一类能与金属离子形成多配位络合物的交联功能高分子材料，是由母体和螯合功能基以化学键的形式相结合。吸附金属离子的机理是树脂上的功能原子与金属离子发生配位反应，形成类似小分子螯合物相似的稳定结构。螯合树脂的制备一般利用天然或人工合成的母体，通过化学反应将具有螯合功能的侧基引入其中。相比于将含螯合功能基的单体经过加工聚合制取的萃取剂，这种方法制得的螯合树脂具有经济性、高选择性等方面的优点，因此更具应用前景。现有对镉的吸附剂有壳聚糖、改性甲壳素等，但吸附性能与选择性并没有很理想。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种螯合树脂、其制备方法及其应用，具有对水溶液中镉离子选择性吸附、吸附性能好、可重复利用等特点。

为了达到上述技术目的，本发明提供一种螯合树脂的制备方法，以氯甲基聚苯乙烯(氯球)为母体，2-巯基噻唑啉为配体，具体包括以下步骤：

1)、将氯球浸泡在作为反应溶剂的N,N—二甲基甲酰胺中，直至氯球充分溶胀；

2)、在步骤1)的所得物中加入作为配体的2-巯基噻唑啉以及作为催化剂的钠，在氮气保护的条件下于110℃下搅拌反应12小时；所述2-巯基噻唑啉与氯球中的-CH₂Cl的物质的量之比为3：1；