[发明专利]一种阴离子树脂负载纳米铁去除自来水离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及废物资源化利用和污染控制技术领域，具体涉及一种阴离子树脂负载纳米铁去除自来水离子的方法。

背景技术

我国许多的河流湖泊都受到了不同程度的污染，水质问题日趋严重，尤其人口密集的地区水源水质更是受到了严峻的挑战。水源的污染导致了水中有害物质的增加，甚至妨碍到了正常生活与工作。ClO₂杀菌作用较为显著，经常被应用与水处理净化中。然而使用ClO₂杀菌消毒过程中，会产生各种危害人体健康的副产物，如致癌物亚氯酸盐以及中等毒性化合物氯酸盐等。自来水中主要含有F^-、Cl^-、NO^3-、SO4^2-以及痕量的BrO^3-和ClO^-。硝酸盐在人体内经过反应会变成亚硝酸盐。亚硝酸盐会与血红蛋白产生反应，致使高铁血红蛋白症，人体如果长期摄入亚硝酸盐会导致智力下降；亚硝酸盐还可以跟次级胺结合间接形成亚硝胺，从而诱使消化系统的癌变。如果长期饮用的水中含氟超过1mg/L，会易得斑齿病。当水体中溴离子浓度超20μg/L时，经臭氧和氯氧化消毒后会生成消毒副产物—溴酸盐。现在已有科学证据证明溴酸钾具备染色体水平上的遗传毒性，是一种可以产生伴随动物遗传的毒害作用的致突变剂，但是至今仍未有足够证据证明对人体有致癌作用，因此国际癌症研究机构将溴酸盐定为2B级潜在致癌物。我国现行的标准《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)和《饮用天然矿泉水》(GB8537-2008)将溴酸盐的最大含量限定为10μg/L。

零价铁(ZVI)具有活泼的化学性质，还原性强，可以将高价态物质转化成低价态的物质去除或者还原成毒性较小物质。在含氧酸盐方面，ZVI有着广泛的应用。据研究，纳米铁颗粒比表面积是普通还原铁粉的37倍，达到33.5m²。因而相较于普通的零价铁，纳米零价铁具有更高的还原效率。在水处理中主要就是利用其比表面积大和还原性强的特性，而纳米铁廉价易得，无污染的特点也是受到人们关注的重要原因。刘云芳等采用喷雾催化热解法制备出负载纳米铁颗粒的碳纳米球，研究了氢气流量对其微观结构、晶体结构和磁性能的影响，研究发现随着氢气流量的增大，碳纳米球的矫顽力逐渐增大，饱和磁场强度和剩余磁场强度则逐渐降低。中国专利200910028414.4公开了一种载铁系双金属纳米复合阳离子交换树脂及其制备方法和应用，其克服了纯纳米零价铁易团聚、化学性质不稳定、颗粒小水力损失大等缺点，同时提高了对目标污染物的降解速率。

尽管国内外出现了阳离子树脂负载纳米铁相关的研究，但将阴离子树脂负载纳米铁制备和将其运用到自来水深度净化甚少，本发明人正是从此点出发，研发出一种阴离子树脂负载纳米铁去除自来水离子的方法，本案由此产生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种阴离子树脂负载纳米铁去除自来水离子的方法，通过该方法能有效去除自来水中有害离子，为自来水深度处理提供了便捷、低廉、可靠、无害的处理方法，经深度处理后的水经简单处理，便可直接饮用，能为家庭直饮水和大型场馆直饮水处理提供解决方案。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种阴离子树脂负载纳米铁去除自来水离子的方法，包括以下步骤：

(1)将阴离子交换树脂用95％乙醇浸泡12h，经充分膨胀后用乙醇清洗，至无白色浑浊，再用超纯水清洗树脂上的残留乙醇；

(2)将步骤(1)中的清洗的树脂浸泡在盐酸中，再用盐酸清洗，之后用等浓度的氢氧化钠溶液浸泡等时长，再用氢氧化钠溶液淋洗，再用盐酸清洗树脂最后用超纯水清洗树脂至流出的水pH为中性，抽滤至无水滴下后，放置真空干燥箱干燥；

(3)将步骤(2)中的树脂浸入七水合硫酸亚铁溶液中，之后向溶液中添加盐酸溶液，常温振荡2～4小时；

(4)将步骤(3)中的树脂置于无氧环境下，滴加NaBH₄溶液，随后将混合物放入恒温振荡器在常温下用摇荡，之后用滤布将复合树脂滤出，再用超纯水洗涤干净，真空干燥箱干燥后备用；

(5)将制得的树脂负载的纳米铁加入到预处理去氧的自来水中反应罐中充分摇荡反应，通过微孔滤膜过滤，可得到去离子的自来水。

优选的，所述的步骤(1)中的阴离子交换树脂为大孔径D201或D311阴离子树脂，其润湿树脂的孔径达100～500nm。