[发明专利]多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用

说明书

本发明公开了一种多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，所述废水中重金属酸根离子的浓度范围为0～200mg/L，所述废水中染料的浓度范围为0～500mg/L，所述多孔阳离子聚合物在废水中的浓度为0.5～1.5mg/mL，所述废水中重金属酸根离子为重铬酸根、高锰酸根、砷酸根，所述废水中染料为甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B、刚果红、铬黑T。本发明的多孔阳离子聚合物表面活性位点密度高，可以快速高效协同去除废水中染料和重金属离子，是协同去除工业废水中染料和重金属的高效价廉的吸附剂。

技术领域

本发明属于功能材料和环境治理技术领域，特别涉及一种多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用，适用于皮革、纺织、造纸、电镀等行业废水中染料和含重金属酸根盐的去除。

背景技术

随着经济的快速发展，冶炼、电解电镀、医药、制革、染料等企业每年都要排放大量含染料和重金属离子的工业废水，它们通过土壤、水、空气，尤其是食物链，对人类的身心健康产生了严重的危害。由于染料和重金属污染物很难被分解和破坏，一旦排入环境将导致永久性污染。脱除重金属离子的主要方法包括化学沉淀法、电化学法、反渗透法、离子交换法、膜分离法等。其中化学沉淀法和电化学法可以处理含重金属阳离子的废水，但是不能处理含重金属酸根盐，并且不能将染料同步脱除；膜分离法处理效果较好，但受水中杂质、处理环境等因素的影响较大，后期维护成本较高。吸附法因具有原料来源广泛、吸附量大、可连续动态处理，再生处理方便等优势，契合目前废水处理清洁环保、循环经济的要求，在染料和重金属脱除应用领域得到关注和应用。

性价比高的吸附剂的设计与制备是吸附法脱除染料和重金属的关键，吸附材料的制备及改性方法已有大量相关文献和专利报道，但是目前大部分仅针阳离子型重金属离子的去除。例如申请号为CN 201310129912.4的专利文献提供了一种纤维素接枝丙烯酸共聚物的制备及作为吸附剂的应用，该发明采用共聚法，将丙烯酸钠及乙烯基吡咯烷酮单体，接枝在纤维素基体上，得到阳离子重金属捕获剂。公开号为CN107159127A的专利文献提供了一种重金属及染料吸附的吸附剂的制备方法及应用，该发明将WCl₆溶解在三甘醇中，加入葡萄糖，加热反应得到所述吸附剂，同样只限于吸附阳离子型重金属，并且原料成本高，合成温度高。申请号为CN201610756218.9的专利文献提供了一种基于MOFs的新型重金属捕集剂的制备方法，该发明以二甲基甲酰胺作为去质子化碱性溶剂，以含有巯基结构的高分子金属盐为掺杂剂，以硝酸锌和均三苯甲酸作为前驱体，采用溶剂热法合成。由于该发明制备MOF材料所用到的单体价格昂贵，在水体中通常不稳定，不利于工业化水处理应用。

多孔离子聚合物(PIPs)是一类将离子液体嵌入到聚合物刚性骨架中而形成的新型多孔有机聚合物，具有高电荷密度和高比表面积、可修饰性强、易于功能化、结构稳定等优点，在吸附分离领域有广泛的应用前景。公开号为CN105085974A的专利文献提供了一种多孔离子型电致动聚合物智能材料的制备方法。该发明通过将Nafion溶液和高沸点添加剂混合，通过先进的真空熔铸、液氮预冻、冷冻干燥，最终制得离子聚合物-金属复合物智能材料，反应条件苛刻。公开号为CN110078888A的专利文献也提供了以硫脲结构连接的多孔有机聚合物及其制备方法及其催化的应用。

综上，对于皮革、纺织、造纸、电镀等行业废水中染料和重金属的种类繁多，现有处理技术难以解决复杂水体中多种染料及含重金属酸根盐共存问题，本发明通过对结构单元和离子构型的筛选，通过简单的一步Friedel-Crafts反应实现单体共聚和官能团离子化，制备得到一种多孔阳离子聚合物，该多孔阳离子聚合物表面活性位点密度高，可以快速高效协同去除废水中染料和重金属离子，是协同去除工业废水中染料和重金属的高效价廉的吸附剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一方面提供了一种多孔阳离子聚合物在去除废水中染料或重金属中的应用。