[发明专利]CO2实现的响应性吸附剂的再生和再利用

说明书

本发明涉及一种利用CO₂响应吸附材料去除重金属离子等污染物质以实现净化水的CO₂触发型可转换吸附和脱附方法。所述方法包括(a)将废水与包含以可络合所述至少一种污染物质的形式存在的CO₂响应官能团的聚合吸附材料接触；(b)从废水中分离所述吸附剂‑污染物的络合物；(c)将CO₂鼓泡于该类络合物的浓缩水溶液中使包含处于富CO₂形式的CO₂响应官能团的聚合吸附材料释放出污染物而再生；(d)从聚合吸附材料分离释出的污染物。所述聚合吸附材料的pKb为7.5～9.0。本文公开的CO₂响应吸附材料可被络合、释放和再生，而无需在解络合或再生步骤中引入热或酸。

技术领域

本发明涉及利用CO₂响应吸附材料去除重金属离子等污染物质以净化水的 CO₂触发型可转换吸附和脱附方法，尤其涉及利用CO₂实现吸附材料的回收或再生。

背景技术

本说明书中对在先公布文献的列举或探讨并非一定被视为承认该文献为现有技术或公知常识的一部分。

近几十年来，蓬勃发展的电池、电子、采矿及众多其他行业已导致农田土壤、湖泊、河流甚至地下水中存在广泛的包括铜、铅、镉的重金属污染。这些有毒金属元素能够在生物体中积聚，并且即使在极低的暴露水平下，也可导致细胞功能失常、遗传疾病以及酶缺陷。因此，出于环境保护和经济利益方面的考虑，迫切需要能够方便有效地去除和回收重金属的技术。

从废水中去除重金属离子的常规方法包括化学沉淀、离子交换、吸附、电化学处理以及膜过滤。虽然这些技术已在数十年间得到了广泛的使用，然而如何对各种吸附剂(包括离子交换树脂)进行再生以及如何高有效性和高效率地回收金属仍是一大难题。近年来，吸附剂的再生和重金属的回收已开始受到越来越多的关注。然而，酸处理仍为目前的主流方法。该方法通常涉及对盐酸或硝酸等浓酸的使用，此类浓酸的使用可导致二次污染，而且成本效益不高。因此，迫切希望找到一种更加环保且可持续的去除重金属离子的新工艺。

CO₂具有经济、无害且易于去除的优点，而且可用于转换溶剂、颗粒、表面活性剂、聚合物和水凝胶等不同类型材料的极性、亲水性、相变、凝胶化及交联性等各种特性。CO₂可转换工艺广泛用于正向渗透、聚合和凝胶化控制、CO₂捕获及检测应用。最近，CO₂已用于在极性可转换的溶剂中分离螯合的镉络合物和铀络合物的微萃取领域。

聚乙烯亚胺(PEI)已被用作从生育酚混合物中提取特定生育酚的吸附剂。然而，生育酚已被证实难于解络合，且解络合过程除了要求CO₂鼓泡之外，还要求使用无机酸，或者加热。这使得PEI不适合大规模工业用途。

发明内容

本说明书公开一种可由CO₂转换的吸附和脱附过程，用于通过CO₂响应材料去除重金属离子等污染物质。理想的是，本说明书公开的所述CO₂响应材料无需在解络合或再生步骤中引入热量或酸便可实现络合、释放和再生。

在本发明的第一方面，提供一种去除废水中污染物质的方法，包括如下步骤：

(a)将含至少一种污染物质的废水与聚合吸附材料接触以形成第一混合物，所述聚合吸附材料包含以可络合所述至少一种污染物质的形式存在的CO₂响应官能团；

(b)分离所述第一混合物，以获得第一部分和第二部分，所述第一部分基本不包含所述至少一种污染物质和所述聚合吸附材料，所述第二部分包含与所述吸附材料的CO₂响应官能团络合的所述至少一种污染物质；