[发明专利]一种重金属螯合树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种重金属螯合树脂及其制备方法，更具体地说，涉及一种以丙烯酸系大孔树脂为骨架的重金属螯合树脂及其制备方法，更具体地说，涉及一种选择性螯合去除废水中铜、铅、镉等重金属离子的树脂及其制备方法，属于环保废水处理技术领域。

背景技术

现有技术中，发明名称为“一种对重金属具有高选择性的树脂基吸附剂及其制备方法”的中国发明专利申请(CN1935356A)公开的技术方案中，在树脂骨架内表面固载功能性有效成分Zr(HPO₄)₂，对铅、锌和镉等重金属具有较高选择性；发明名称为“二乙烯三胺螯合树脂及其合成方法”的中国发明专利申请(CN104530270A)公开的技术方案中，涉及以二乙烯三胺为原料，与氯甲基化苯乙烯树脂反应，脱去保护基等3步反应，合成了对铜离子具有高吸附活性的二乙烯三胺树脂PS-(β-N-DETA)；发明名称为“一种用于含重金属废水处理的萃取树脂及其制备方法”的中国发明专利申请(CN107141395)公开的技术方案中，涉及一种含重金属处理的萃取树脂制备工艺，该树脂为多孔性质的大孔树脂，将液态萃取剂浸渍到大孔树脂内部，从而将萃取剂从液态转换为固态，实现对重金属的层析萃取，克服了液-液萃取的缺点，根据萃取剂种类的不同，对不同重金属实现去除。

但是，上述专利申请中的所公开的树脂无法同时处理含有多种重金属的混合废水，只能针对不同的重金属使用含不同的萃取剂树脂，使用不方便。

现有技术中，大孔树脂(macroporous resin)又称全多孔树脂，大孔树脂是由聚合单体和交联剂、致孔剂、分散剂等添加剂经聚合反应制备而成。聚合物形成后，致孔剂被除去，在树脂中留下了大大小小、形状各异、互相贯通的孔穴；因此大孔树脂在干燥状态下其内部具有较高的孔隙率，且孔径较小，在1nm～20nm之间。

丙烯酸树脂是丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物聚合物的总称。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种重金属螯合树脂；所述树脂可高效分离含有铜离子(Cu²⁺)、镉离子(Cd²⁺)以及铅离子(Pb²⁺)等多种重金属离子的混合废水，对重金属离子吸附容量大，吸附速度快，再生洗脱方便。

本发明的目的之二在于提供一种重金属螯合树脂的制备方法，所述方法可制备得到本发明所述的一种重金属螯合树脂，制备过程毒性小、安全可靠；制备方法简便，可进行大规模工业化生产，大大提高树脂的使用效率，降低生产成本。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种重金属螯合树脂，所述树脂以含有酯基或腈基的丙烯酸大孔树脂作为骨架，在骨架上通过化学键连接有胺基官能团。

含有酯基或腈基的丙烯酸大孔树脂包括但不限于聚丙烯酸甲酯大孔树脂、甲基丙烯酸甲酯大孔树脂或聚丙烯腈大孔树脂。

优选含有酯基或腈基的丙烯酸大孔树脂的比表面积在300m²/g以上。

胺基官能团为能够与Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺等多种重金属离子进行螯合反应，形成稳定络合物的官能团。

一种本发明所述重金属螯合树脂的制备方法，步骤如下：

(1)水解：将含有酯基或腈基的丙烯酸大孔树脂放入氢氧化钠水溶液或硫酸溶液中，加热回流1h～15h进行水解反应，得到水解的大孔树脂；

(2)接枝：将步骤(1)得到的水解的大孔树脂洗至中性，加入胺化剂，在40℃～100℃反应1h～15h，得到本发明所述的一种重金属螯合树脂。

其中，优选步骤(1)中氢氧化钠水溶液的质量分数为1％～8％，硫酸溶液质量分数为1％～10％。

步骤(2)中，胺化剂包括但不限于二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚乙烯亚胺和多乙烯多胺中的一种以上。

使用过程中，废水中普遍存在的阳离子如钠离子(Na⁺)、钾离子(K⁺)、钙离子(Ca²⁺)和镁离子(Mg²⁺)等，不会干扰所述树脂对需要去除的重金属离子的选择性和工作效率。

本发明所述重金属螯合树脂，在吸附重金属离子饱和后，可以用酸、碱溶液浸泡再生，重复使用。

有益效果