[发明专利]用于处理工业废水中重金属离子和放射性核素的多酚微球及制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种用于处理工业废水中重金属离子和放射性核素的多酚微球及制备方法与应用，所述多酚微球是直径为1~10毫米的多孔的多酚聚合物，该聚合物具有酚羟基活性官能团。采用本发明所述方法制得的多酚微球其直径介于1~10毫米之间，比表面积高，易装填使用，具有大量酚羟基活性基团，可与多种金属离子进行络合吸附，适用于工业废水以及放射性废水的处理。

技术领域

本发明涉及材料和化工领域，特别涉及一种用于处理工业废水中重金属离子和放射性核素的多酚微球及制备方法与应用。

背景技术

人类对重金属的开采、冶炼、加工以及商业制造活动日益增多，大量铅、铬、汞等重金属离子被排放到环境中，这些重金属离子无法降解，会在水体中富集循环。除了重金属离子以外，废水中也含有大量放射性核素。并且放射性核素不仅具有化学毒性，还具有放射性，会对生态环境和人体健康造成不可估量的影响。随着核工业的迅速发展和广泛应用以及核事故的发生，大量放射性废水被排放到环境，废水中的放射性核素以铀、锶、铯以及钚为主。因此，如何高效除去废水中共存的多种重金属离子和放射性核素变得刻不容缓。

目前，废水处理技术有离子交换法、沉淀法、吸附法、蒸发浓缩法、膜分离法以及生物处理法。相比于其他方法，吸附法具有操作简单、成本低廉、除去率高等优点而被广泛使用。吸附法是否能高效除去废水中的重金属和放射性核素取决于吸附材料的性能好坏，现常用的吸附材料有碳材料、生物质材料、天然及合成沸石等。这些吸附材料各有优劣，因此需要不断探索吸附性能好、价格便宜、易于回收的新材料。多巴胺、没食子酸、单宁酸等类似物具有多酚羟基结构，与多种金属离子和放射性核素都有较好的络合作用，且不受干扰离子的影响。然而，这些多酚化合物的水溶性限制了其应用。

植物多酚价格低廉，易于获得，如果通过交联反应形成难溶性聚合多酚膜或者微球材料，将会扩大其应用范围，特别是在废水处理领域将会有巨大的应用潜能。然而，水溶性多酚的聚合通常生成的是纳米粒子，虽然比表面积高，但由于其尺寸小，使用后很难从废水中分离出来，且容易造成二次污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于处理工业废水中重金属离子和放射性核素的多酚微球及制备方法与应用，采用本发明所述方法制得的多孔多酚微球其直径介于1~10毫米之间，比表面积高，易装填使用，表面具有大量酚羟基活性基团，可与多种金属离子进行络合吸附，适用于工业废水以及放射性废水的处理。

本发明的技术方案是：

用于工业废水中重金属离子和放射性核素处理的多酚微球，其直径为1~10毫米多孔的多酚聚合物，该聚合物有酚羟基活性官能团。

所述多孔在微球的表面和内部，所述酚羟基活性官能团在微球的表面和内部。

所述多酚微球不溶于水

上述的多酚微球的制备方法，有以下步骤：

1）取多酚、表面活性剂和催化剂溶解于无水乙醇和/或超纯水溶剂中，加入交联剂，搅拌混匀，得到水相体系；

2）取液体石蜡和乳化剂Span 80混合搅拌均匀，得到油相体系；

3）将水相体系加入到油相中，升温至60~95℃，反应2~12小时，分离，得到多酚微球；

4）步骤3）所述的多酚微球用NH₄NO₃/乙醇-水溶液，萃取回流12小时，除去表面活性剂；

5）分离后水洗，干燥，得到多孔多酚微球。

所述多酚原料为没食子酸或单宁酸；所述催化剂为盐酸或对甲苯磺酸；所述表面活性剂为F127或十六烷基三甲基溴化铵；所述交联剂为甲醛、戊二醛、六次甲基四胺中的任一种。