[发明专利]一种高选择性同步吸附氟和磷树脂及其合成方法与应用

说明书

本发明公开了一种高选择性同步吸附氟和磷树脂及其合成方法与应用，属于树脂合成领域。本发明通过使用强酸性阳离子交换树脂作为载体，分两步负载不同的相对原子质量的金属并在一定浓度的碱液中进行固化，得到对污水中的氟和磷具有高选择性的树脂。本发明方法合成的树脂不仅能够实现高选择性地同步吸附污水中的氟和磷，而且具有较高的吸附稳定性，可重复再生使用多次，具有良好的实际应用价值。

技术领域

本发明属于树脂合成领域，更具体地说，涉及一种高选择性同步吸附氟和磷树脂及其合成方法与应用。

背景技术

随着城市化步伐越来越快，城市居民数量有很大的提升，这也使得城市排放污水越来越多，其中通常也都含有少量的磷酸盐、硝态氮等阴离子。氮、磷、氟作为一种地球中生态固有物质广泛存在，同时也是地球生命体不可或缺的元素。但是，氮磷等营养元素一旦富集化，长时间就会发生藻类水华事件，如太湖水污染事件、巢湖蓝藻事件等，而过量的氟可以引起人体生理及病理的变化，从而造成危害。

对于污水中阴离子的去除的方法，传统的方法一般会采用化学沉淀、生物处理工艺等。化学沉淀除阴离子需要通过投加相应量的化学试剂，虽然对特定的阴离子去除率很高，但是处理成本相对昂贵，并且会产生大量的化学污泥；生物处理工艺虽然工艺操作简单，但是，对去除阴离子的效率很低，难以达到排放标准。

吸附法作为简单易操作的方法，且处理成本相对低廉，受到了广泛关注，尤其是树脂吸附技术。树脂吸附技术是一种高效水处理技术，树脂是一类带有功能基团的不溶性高分子化合物，其结构由高分子骨架、离子交换基团和空穴三部分所组成。树脂可通过对被交换物质的离子交换和吸附，达到物质的分离、置换、提纯、浓缩、富集等效果。树脂在应用失效后，可用酸、碱或其它再生剂进行再生，恢复其交换能力，使树脂能够长期反复地使用。

经检索发现，文献中Fe(Ⅲ)改性大孔磺酸型树脂对饮用水中氟离子的具有很好地吸附特性(吴程程,田浩廷,赵雅萍.载Fe(Ⅲ)树脂除氟性能的研究[J].华东师范大学学报(自然科学版),2011(06):42-52+80.)。同时也有文献提出，锆改性沸石具备较高的阴离子吸附能力这主要是因为锆改性沸石表面存在的锆的氧化物或氢氧化物对水中磷酸盐、硝态氮等阴离子具备良好的亲和力，锆的氧化物或氢氧化物吸附水中阴离子的主要机制是配位体交换作用。当水中阴离子被吸附到吸附剂表面后，阴离子会取代锆氧化物或氢氧化物表面的羟基基团，形成新的内配合物。(Evaluation of sediment capping with activebarrier systems(ABS)using calcite/zeolite mixtures to simultaneously managephosphorus and ammonium release[J].Lin J W,Zhan Y H,Zhu Z L,Science of theTotal Environment,2011,409(3):638-646；Su Y,Cui H,Li Q,et al.Strong adsorptionof phosphate by amorphous zirconium oxide nanoparticles[J].Su Y,Cui H,Li Q,etal.Water Research.2013,47(14):5018-5026)。

又如，申请号201410349969.X，申请日为2014年7月22日的发明专利申请公开了一种利用嵌入型氧化镧复合树脂深度除磷的方法，其中提出纳米氧化镧与阴离子磷酸盐、砷酸盐等能够形成内核配位作用，表现出极强的吸附性能。树脂的载体通常选择强碱性阴离子交换树脂，但是阴离子树脂的抗有机污染性很差，当污水中无机阴离子和有机阴离子共存时，有机阴离子会吸附在树脂的孔道中，堵塞孔道，且不易脱落，导致树脂的交换能力降低。

现有处理污水中氟和磷离子的方法中，树脂吸附法因为处理成本低廉，且操作简易，受到广泛的关注。但是目前树脂对于实际污水中氟和磷的选择性较差，导致树脂的吸附量降低，无法达到出水排放标准，因此目前急需寻求一种能够同步吸附污水中氟和磷的高选择性树脂。

发明内容