[发明专利]一种功能化聚苯乙烯微球及其制备方法和应用

说明书

本发明属于水处理领域，具体公开了一种功能化聚苯乙烯微球及其制备方法和应用以及含铝水体的处理方法。所述功能化聚苯乙烯微球通过γ‑射线辐射和/或电子束辐射制备得到，且所述功能化聚苯乙烯微球包括聚苯乙烯微球以及键连至所述聚苯乙烯微球表面的由功能化单体聚合得到的聚合物层，所述功能化单体为不饱和酸。当将本发明提供的功能化聚苯乙烯微球用于对含铝水体特别是含铝的酸性水溶液进行处理时，该功能化聚苯乙烯微球不仅能够保持足够的稳定性并提高铝离子的去除效率，而且还可以实现水体的回收利用，例如，当所述含铝水体为含铝的硝酸溶液时，可以实现硝酸的回收利用，降低总氮排放，极具工业应用前景。

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种功能化聚苯乙烯微球及其制备方法和应用以及含铝水体的处理方法。

背景技术

目前在铝制品加工过程中会产生很多的含有铝离子的酸性水溶液。研究证实，饮用水中含铝量过高，将导致人的早期衰老，甚至呈现出老年性痴呆。世界卫生组织的研究表明，人体每公斤体重允许摄入的铝不能超过1毫克，我国规定饮用水中含铝量不得高于0.2毫克/升。同时水溶液中硝酸根的排放导致的环境水体富营养化，已引起环保部门的高度重视。因此，酸性水溶液中铝离子的处理具有重要的意义。

用于去除水体中的铝离子的方法主要包括强化混凝、活性炭吸附、膜处理等。其中，强化混凝是通过向水中添加混凝剂与铝离子反应生成沉淀，从而达到去除的目的，这种方法虽然去除效率较好，但是操作过程复杂，容易产生二次污染。活性炭吸附是利用活性炭对铝离子进行吸附从而达到去除铝离子的目的，该过程复杂，费用较高，且吸附材料不易再生利用；而膜处理的方法也具有上述缺点。总之，采用现有的方法对水体中的铝离子进行去除，存在过程复杂、费用较高且吸附材料不易再生利用的问题，尤其是在强酸性水体中吸附材料的稳定性不够以及金属离子的去除效率不高是个迄需解决的问题。此外，迄今为止，硝酸溶液中铝离子的合理处理仍未见相关报道。

发明内容

针对目前强酸性溶液处理过程中树脂稳定性不好以及金属离子去除效率不高等问题，本发明设计合成了辐射交联功能化树脂用于含铝水体特别是硝酸水溶液中铝离子的高效去除。其中，本发明的发明人通过深入研究之后发现，通过辐射交联技术将不饱和酸键连至所述聚苯乙烯微球表面所获得的功能化聚苯乙烯微球具有独特的微观结构，能够显著增加树脂的稳定性，同时提高铝离子的去除效率，从而完成了本发明。

具体地，本发明提供了一种功能化聚苯乙烯微球，其中，所述功能化聚苯乙烯微球通过γ-射线辐射和/或电子束辐射制备得到，且所述功能化聚苯乙烯微球包括聚苯乙烯微球以及键连至聚苯乙烯微球表面的由功能化单体聚合得到的聚合物层，所述功能化单体为不饱和酸。

本发明还提供了所述功能化聚苯乙烯微球的制备方法，其中，该方法包括将所述聚苯乙烯微球与功能化单体在分散介质中进行γ-射线辐射和/或电子束辐射，以使得所述功能化单体聚合并键连至所述聚苯乙烯微球表面形成聚合物层。

本发明还提供了所述功能化聚苯乙烯微球在去除含铝水体中铝离子中的应用。

此外，本发明还提供了一种含铝水体的处理方法，该方法包括将所述含铝水体通入装填有所述功能化聚苯乙烯微球的柱子中，以通过吸附的方式去除其中的铝离子。

当将本发明提供的功能化聚苯乙烯微球用于对含铝水体特别是含铝的酸性水溶液进行处理时，该功能化聚苯乙烯微球不仅能够保持足够的稳定性并提高铝离子的去除效率，而且还可以实现水体的回收利用，例如，当所述含铝水体为含铝的硝酸水溶液时，可以实现硝酸的回收利用，降低总氮排放，极具工业应用前景。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。

图1示出了含铝的硝酸水溶液经处理后样品中铝离子浓度变化情况；

图2示出了再生过程中洗脱液中铝离子浓度变化情况；