[发明专利]一种用于工业用水除氧的纳米铁‑钯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合除氧材料及其制备技术领域，具体的说，是一种用于工业用水除氧的纳米铁-钯树脂及其制备方法。

背景技术

在常温常压下，水中会溶有一定量的氧气（溶解氧），其浓度一般为8～10mg/L，对于饮用水而言，水中溶解氧浓度越高，说明水质越好，但是对许多工业用水而言，高浓度的溶解氧会造成设备的腐蚀或产品的质量下降。比如，锅炉给水中溶解氧的存在，会加重系统的腐蚀，从而缩短管道和设备的使用寿命。为此，《低压锅炉水质标准》（GB1576-96），要求蒸发量大于6t/h的蒸汽锅炉必须装设给水除氧装置。在半导体工业中，溶解氧含量同样是一个需要严格控制的指标，这是因为水中的溶解氧使电子晶片表面生成一层氧化物，这层氧化物的导电性能将影响产品的性能，所以生产用水中的溶解氧要控制在10μg/L。传统的溶解氧去除方法有热力除氧、真空除氧、解吸除氧、化学除氧等，但是无论哪种方法，都由于自身的缺陷而存在一定的局限性，如处理成本或基建费用过高，或者处理效果不好，无法将水中的溶解氧去除到10μg/L左右，因此不能满足特种用水的需求。

钯作为一种过渡金属是很好的催化剂，钯催化剂有很强的吸附和储存活性氢的功能，并且能够降低反应的活化能，提高氢气的反应活性，同时也具有对氧的吸附能力。在同时含有溶解氢和溶解氧的水中，通过树脂表面时，在金属钯的的吸附和催化下发生氢气和氧气生成水的反应，从而达到去除水中氧的能力。用零价铁金属还原污染物就成为一个非常活跃的研究领域。零价铁体系具有廉价、高效、简单的特点，可以快速还原降解水体中的多种污染物，甚至可以催化还原降解结构较为复杂的含氯有机污染物，如除草剂、多氯联苯（PCBs）、含氯有机农药等。与常规的铁粉相比，纳米零价铁具有颗粒小（1-100nm）、比表面积大和反应活性强等优点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种用于工业用水除氧的纳米铁-钯树脂及其制备方法，解决了传统除氧方法处理成本或基建费用过高，或者处理效果不好的问题，满足特种用水的需求，相比普通的负载有铁的除氧树脂具有更好的除氧效果。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种用于工业用水除氧的纳米铁-钯树脂，由树脂载体和负载于树脂上的纳米活性金属钯和铁组成，金属钯的重量百分含量为0.2-1％，金属铁的百分含量为0.1-0.5%，所述树脂为阴离子交换树脂、阳离子交换树脂或吸附树脂，树脂粒度为0.5-2mm。

一种用于工业用水除氧的纳米铁-钯树脂的制备方法，包括如下步骤：

A1. 树脂载体的处理：将树脂加入到去离子水中或碱性水溶液中浸泡，过滤后用去离子水洗涤；

A2. 纳米钯树脂的制备：将步骤A1中处理后的树脂浸在水中，树脂水体系中加入氯化钯盐水溶液，用碱性水溶液调节体系pH为2-7，在室温下，搅拌浸渍3-12小时，用5％NaOH调节体系pH，放置6-12小时，过滤，树脂滤饼加去离子水后入反应釜中，采用化学还原剂进行还原，活性组分金属钯以纳米级颗粒均匀分布在树脂载体表面，然后过滤并洗涤至无氯离子，即得到纳米钯树脂；

A3. 纳米铁-钯树脂的制备：将步骤A2中制得的纳米钯树脂浸在去氧冰水配制成的0.7-0.84mol/L的KBH₄水溶液中，然后逐滴匀速滴入Fe²⁺的分散剂混合溶液。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤A2中碱性水溶液为NaOH、Na₂CO₃、KOH或K₂CO₃水溶液，其浓度为0.1-1mol/L。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤A2中化学还原剂为水溶性还原剂HCOONa、HCHO、HCOOH或水合肼。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤A2中化学还原剂与金属钯的质量比为1-10∶1。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤A3中的分散剂为羧甲基纤维素钠。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤A3中分散剂羧甲基纤维素钠的浓度范围为0.6%-0.8%（w/w）。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明在树脂载体上负载金属钯，通过金属钯的吸附和催化作用，有效去除工业用水中的氧；

（2）本发明在树脂金属钯体系中引入了金属铁，制得纳米铁-钯树脂，金属铁钯的双重效应提高了树脂材料的污水处理能力。

具体实施方式