[发明专利]一种季铵盐型聚合物离子液体膜对铬(VI)的电膜萃取与富集方法

说明书

本发明公开了一种季铵盐型聚合物离子液体膜对铬(VI)的电膜萃取与富集方法，包括由增塑剂存在下通过聚氯乙烯与三正辛胺在有机溶剂中反应性共混，挥发去除溶剂后制备的季铵盐型聚合物离子液体膜，及其通过季铵盐聚合物离子液体膜与外电场耦合下的电膜萃取传质和铬(VI)的连续萃取与富集。本发明提出的季铵盐型聚合物离子液体膜制备工艺简便，选择性高，稳定性强，在外电场的电压冲击和液体的机械剪切力，膜相不易泄露，耐受性强。电膜萃取操作条件下，铬(VI)通过聚合物离子液体膜的传质速率较普通的膜萃取技术快，操作简便灵活，能耗低，无二次污染。是一种对铬(VI)具有更高选择性和更快传质速率的高稳定性膜产品及其分离方法。

技术领域

本发明属于环境监测、保护及废水处理技术领域，涉及一种通过增塑剂改性的高稳定性季铵盐型聚合物离子液体膜的制备方法，及其在外电场耦合驱动下对铬(VI)的电膜萃取技术。

背景技术

重金属铬、铅、汞、镉等工业废水的来源较为丰富。如在制革、造纸、冷却塔排污、电镀、电解、阳极氧化槽等各种工业化过程中，都会产生大量的含铬(VI)废水。但铬(VI)是有毒重金属，我国对工业铬的排放限量为1mg/L，而内陆水域和饮用水中铬(VI)的最大允许限量仅为0.1和0.05mg/L以下。因此，铬(VI)废水的综合治理技术一直以来都是相关行业领域较为敏感的关注性课题。

在专利技术N104030478A中，将含铬(VI)废水中加入FeSO₄、NaHSO₃、SO₂、铁粉等将铬(VI)还原为铬(Ⅲ)，调节pH值使其生成Cr(OH)₃沉淀，最终使铬(VI)浓度降至0.5mg/L以下。该法对铬(VI)的去除效果较好，工艺简便。但化学沉淀和混凝等除铬(VI)的技术或方法，只能将铬和其它金属简单固化成为混合固体废料，不仅需要较多的化学物质且去除不易达标，无法将包括铬在内的有价金属有效再生利用，也存在二次污染。萃取、吸附等方法是对低浓度物质有效回收利用的选择性提取技术。专利技术CN105986125A中，提出了以三烷基氯化铵、三辛基氯化铵、甲基三辛烷基氯化铵为萃取剂，通过有机还原剂乙醇进行反萃的方法处理含铬(VI)废水。该方法通过两步一级或多级逆流萃取和反萃实现了对废水中铬(VI)的达标去除。但该专利提供的操作过程较为繁琐，且在萃取过程中大量使用了正辛烷、乙醇等保护剂、反萃剂等化学物质，萃取剂再生残液等同样会给环境带来严重的危害。与液液萃取相比，液膜萃取技术能将萃取与反萃同步进行，操作简便，二次污染较小。文献《反萃相预分散支撑液膜分离六价铬及其传质机制研究中》(李莹莹，哈尔滨工业大学硕士论文，2015年)一文中，利用三(辛-癸)烷基叔胺(N235)为萃取剂，通过反萃相预分散支撑液膜法对水中铬(VI)进行了去除，在一定程度上为重金属资源化分离回收应用提供了基础。但支撑液膜的不稳定性限制了该方法的进一步工业化应用。

与支撑液膜相比，聚合物包容膜有良好的稳定性，Kagaya S,Maeno T,Ito K(Analytical Sciences,2017,33(5):643-646)等提出使用离子液体Aliquat 336为载体制备的聚合物包容液膜去除铬(VI)的方法，但该文献的相关实验表明，离子液体为载体的聚合物包容液膜存在不稳定性的隐患。因此，小分子型液膜技术仍然存在液相载体易泄露，传质过程不稳定的问题，且聚合物包容液膜传质速率有限，上述种种原因，使液膜在工业化应用方面还存在较大的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于通过改性的季铵盐型聚合物离子液体膜对铬(VI)的电膜萃取与富集方法，及其在外电场强化下对铬(VI)的电膜萃取和富集技术。本发明旨在提供一种利用高效、高稳定性季铵盐型聚合物离子液体膜，通过电膜萃取技术实现对危重金属铬(VI)稳定、连续、快速、高选择性的去除效果。该技术和方法可以用于废水中重金属铬的彻底去除和高倍富集。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种季铵盐型聚合物离子液体膜对铬(VI)的电膜萃取与富集方法，包括以下步骤：