[发明专利]新颖的铝掺杂的、含亚氨基乙酸基团的螯合树脂

说明书

本发明涉及铝掺杂的、含亚氨基乙酸基团的螯合树脂，一种用于生产铝掺杂的、含亚氨基乙酸基团的螯合树脂的方法，以及一种包含至少一种铝掺杂的、含亚氨基二乙酸基团的螯合树脂的装置。本发明进一步涉及所述装置用于从水中去除氟化物的用途。

技术领域

本发明涉及含有亚氨基乙酸基团的铝掺杂的螯合树脂，一种用于含有亚氨基乙酸基团的铝掺杂的螯合树脂的生产方法，一种包含至少一种含有亚氨基乙酸基团的铝掺杂的螯合树脂的至少一个层的装置，以及此装置和这些螯合树脂用于从水中去除氟化物的用途。

背景技术

氟化物是在我们的环境中普遍存在的微量元素。此外，它作为在陶瓷或瓷器的工业生产中或者在半导体和太阳能工业中的废品出现。由于现有生产方法，它频繁地与废水一起被处置。天然沉积物同样可以导致水被氟化物的污染。

当水具有太高的氟化物浓度时，从水中去除氟化物变得必要。虽然氟化物是对于人类重要的微量元素并且用来增强骨骼和牙齿，但是在延长的时期内在升高的吸收情况下它具有有毒特性并且可以导致骨骼和牙齿疾病如骨硬化或氟中毒。还存在致癌性嫌疑。在德国，根据饮用水法规，氟离子可以最高达1.5ppm(mg/l)的浓度存在于饮用水中。世界卫生组织(WHO)对于饮用水中的氟化物的指导值也是1.5ppm(mg/l)。

从废水中去除氟化物的常规方法，如从DE-A 2801724中已知的通过氯化钙的添加沉淀或者从DE-A 3004058已知的在活性氧化铝上氟化物的吸附，仅仅在有限的程度上适合于饮用水处理(如果发生的话)。我们的经验已经示出有可能通过沉淀，甚至用相当大过量的沉淀剂以达到仅3至10ppm氟化物的浓度，这仍远高于所要求的1.5ppm限度。在活性氧化铝上氟化物的吸附同样不适合于饮用水处理，因为容量对于水组成是非常敏感的。此外，所释放的水的pH是受影响的并且该活性氧化铝的氧化铝晶粒将铝释放到该处理的水中，这意思是在德国饮用水法规中所要求的0.2ppm的铝限度可容易地超过。

从水中去除氟化物的另一种方法是从DE-A 3129473中已知的，在该方法中借助于铝酸钠沉淀这些氟化物。这种方法的缺点同样是水仍具有过高的氟化物浓度。

此外，“溶剂萃取和离子交换剂(Solvent Extraction and Ion Exchanger)”，第22卷，第2期，第305-322页，2004，披露了铝掺杂的安伯来特(amberlite)树脂，这些树脂用于氟化物去除但是具有同样释放过高量的铝离子的缺点并且具有太低的氟化物吸收容量。

已知的螯合树脂的共同特征是它们的氟化物容量太低并且它们因此不能被有效地使用。此外，它们可以含有有毒物质。因此对于用于氟化物去除的螯合树脂仍然存在需要，用该螯合树脂克服了现有技术的缺点。

发明内容

现在已经发现，出人意料地，当具有亚氨基乙酸基团的铝掺杂的螯合树脂的第二取代水平是在0.70与1.20之间的范围内时，它们具有特别高的氟化物容量。

因此本发明提供了一种包含式(I)的官能团的螯合树脂

这些官能团经由亚甲基经由芳族基团键合到该螯合树脂的聚合物骨架上，

其中该聚合物骨架已经由单乙烯基芳香族的和多乙烯基芳香族的单体制备

并且X是任何单价阴离子，其中n＝0.60至1.50/芳族基团并且m＝0.70至1.20/氮原子。

X可以是例如硝酸根、氮化物、硫酸氢根、碳酸氢根或卤离子，例如并且优选氯离子和溴离子。X优选地是氯离子。

优选的是使用聚苯乙烯共聚物骨架作为聚合物骨架。特别优选的是使用苯乙烯/二乙烯基苯-交联的共聚物作为聚苯乙烯共聚物骨架。

此外，本发明包括一种用于本发明的螯合树脂的生产方法，这些螯合树脂含有式(I)的官能团，其中