[发明专利]一种单宁酸基螯合吸附树脂的制备及其应用于Cr(VI)吸附

说明书

本发明公开了一种单宁酸基螯合吸附树脂的制备及其应用于对Cr(VI)的吸附，该单宁酸基螯合吸附树脂由改性单宁酸、螯合功能单体（GMA‑IDA）为主要原料反应合成，本发明的制备方法制备工艺简单、易操作、吸附容量大、化学稳定性强、制备过程无污染。本发明的单宁酸基螯合树脂充分利用所述螯合树脂含有大量的酚羟基和亚氨基乙二酸功能基团对Cr(VI)的强螯合作用，实现了简单快速分离去除废水中的Cr(VI)。

技术领域

本发明属于废水处理和材料合成研究领域,具体涉及一种单宁酸基螯合吸附树脂的制备及其应用于对Cr(VI)的吸附。

背景技术

随着全球工业化进程的快速发展，重金属污染对人类健康及环境造成严重威胁。其中，Cr(VI)被国际癌症研究机构认为是致癌物质，因为它具有诱变性和致畸性。Cr(VI)是电镀、染料、皮革、纺织等行业废水中大量存在的重金属离子，具有强的毒性和致癌性，且难以生物降解，严重危害生态环境和人类健康。

目前去除Cr(VI)的方法有化学沉淀法、电化学法、离子交换法、反渗透法、光催化法、生物化学法、吸附法等。吸附法具有简单方便、成本低、选择性强、处理效果好等优点，尤其对适用于去除低浓度重金属离子，已广泛用于处理含Cr(VI)废水。

近年来，采用新型高效、低成本的生物质吸附剂去除重金属离子越来越多受到关注。单宁酸是一种广泛存在于植物体内的多元酚类化合物，能与重金属离子发生螯合作用，进而有效出去水溶液中的重金属离子。同时，单宁酸还具有来源广、成本低、吸附效果好及能循环使用等特点，成为高效的重金属离子吸附剂。但单宁酸易溶于水，处理过程难于分离。因此，单宁酸吸附剂在使用前常通过催化聚合、负载功能基团、枝接底物等物理化学方法加以制备和改性，目的是得到难溶于水且高效的吸附剂，同时暴露吸附剂表面吸附位点、增加吸附功能基团及改善吸附性能。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是在于提供了一种同时包含大量对重金属离子有较好螯合作用的酚羟基和亚氨基乙二酸功能基团的不溶于水的单宁酸基螯合树脂。

本发明要解决的第二个技术问题是在于提供一种制备工艺简单、易操作、吸附容量大、化学稳定性强、制备过程无污染的吸附剂的制备方法。

本发明要解决的第三个技术问题是在于提供所述单宁酸基螯合树脂的应用，充分利用所述螯合树脂含有大量的酚羟基和亚氨基乙二酸功能基团对Cr(VI)的强螯合作用，进而实现简单快速分离去除废水中的Cr(VI)。

本发明提供的一种单宁酸基螯合吸附树脂的制备及其应用于对Cr(VI)的吸附，包括以下步骤：

第1步：改性单宁酸的制备：将单宁酸、氢氧化钠和水一起加入反应釜中，搅拌溶解，并升温至50~70℃，然后滴加甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA），滴加时间4~5小时，滴加结束后恒温3~6小时，反应结束后得淡棕色均相的溶液，低温冷冻干燥，得到改性单宁酸；按重量份数计，单宁酸（TA）10~100份，氢氧化钠0.3~5份，水135份。改性单宁酸的化学结构式如下：

第2步：将上述步骤1所得的改性单宁酸、螯合功能单体（GMA-IDA）在蒸馏水中搅拌溶解后，通入氮气30 min后，再依次加入引发剂，交联剂，继续通氮气30-60 min，密封，在20-50℃条件下恒温8-24h，得到红棕色弹性吸附树脂；按重量份数计，改性单宁酸（TA）20~40份，GMA-IDA 60~80份，水80~200份。

第3步：将上述步骤2中得到的红棕色弹性吸附树脂，烘干、粉碎，再用套筛筛分，得到颗粒状单宁酸基螯合吸附树脂。

按上述方案，所述螯合功能单体（GMA-IDA）的结构式如下（专利CN 105399942 B）。