[发明专利]一种复合物凝聚相体系及其制备方法和应用

说明书

本发明属于环境污染与表面活性剂科学领域，具体涉及一种复合物凝聚相体系，其包括阴离子表面活性剂和季铵盐，所述阴离子表面活性剂和季铵盐之间通过静电相互作用得到低电荷量高表面活性的凝聚相。本发明的凝聚相可以高效率的吸附并去除体系中的金属离子。

技术领域

本发明属于环境污染与表面活性剂科学领域，具体涉及一种复合物凝聚相体系及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球工业化进程的加快，环境污染问题日益严重并已成为威胁人类社会生存发展的关键问题之一。在众多环境污染问题中，矿物开采、金属冶炼、电镀和电池生产等排放的含重金属/稀土元素等金属离子的工业废水是导致全球水体恶化的关键因素之一。

目前对这类工业废水的处理方法主要包括以下几种：化学沉淀法、离子交换法/吸附法、膜分离、电化学法等。化学沉淀法的去污系数较低，且沉淀需要进一步浓缩固化等处理，目前已经逐步其他方法所取代。离子交换法通常需要对使用后的交换树脂采用燃烧分解的方式进行后处理，由于树脂本身含有大量的氨氮，燃烧分解时会产生有毒废气，具有极大的危险性，容易造成二次污染。膜分离法在使用时，由于实际废水中除金属污染物外，还存在微生物、固体颗粒等物质，微生物、固体颗粒会造成膜污染和膜堵塞等问题，限制了膜分离法在实际工程中的应用。电化学法将废水中的重金属离子通过电化学作用在阴阳两极发生氧化还原反应进行富集，电化学法包括内电解法和电絮凝法，内电解法的反应速度慢，运行较长时间后电极表面会聚集悬浮物，导致电解能力降低；而电絮凝法在长时间连续操作下会发生电极钝化。

综上所述，目前常用处理工业废水的方法都存在一定的局限性，所以找到新的处理含重金属/稀土元素等金属离子的工业废水的方法具有重要的现实意义。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明提供了一种复合物凝聚相体系及其制备方法和应用。

本发明采用以下技术方案：

一种复合物凝聚相体系，其包括阴离子表面活性剂和季铵盐，其中，所述季铵盐为单季铵盐，所述阴离子表面活性剂的浓度为10mM～40mM，所述季铵盐的浓度为20mM～70mM。

根据本发明的实施方案，所述阴离子表面活性剂和季铵盐之间通过静电相互作用得到低电荷量高表面活性的凝聚相，从而影响体系的包藏性能和富集能力，得到具有金属离子富集能力的金属离子富集体系。

具体而言，利用阴离子表面活性剂与带相反电荷的季铵盐之间的相互作用，能够得到低电荷量高表面活性的金属离子富集体系。其中，季铵盐的加入可以诱导阴离子表面活性剂形成凝聚相体系，进而影响体系的包藏性能和富集能力，增加富集效率。

根据本发明的实施方案，所述复合物凝聚相体系还可以包括金属离子萃取剂，所述金属离子萃取剂包括磷酸三丁酯(TBP)、三正辛基氧化膦(TOPO)、磷酸三异戊酯(TiBP)、辛基(苯基)-N,N-二异丁基氨甲酰基甲基氧化膦(CMPO)、辛二酸、十烷二酸、十二烷二酸、十四烷二酸、十六烷二酸、2-羟基-3-萘甲酸、2-萘甲酸、2-萘乙酸、联苯-4,4-二甲酸、4-羟甲基联苯、4,4′-二羟基联苯、4-腈基联苯、4-苯基苯酚、2-萘酚中的至少一种，优选为辛基(苯基)-N,N-二异丁基氨甲酰基甲基氧化膦(CMPO)。

CMPO是一种对重金属和镧系等金属具有广谱络合能力的配体，但常见的CMPO萃取需要有机溶剂或离子液体(比如[C₄mim][PF₆])作为稀释剂，大量有机溶剂和离子液体的使用不仅使成本增加，还会带来安全问题、挥发性污染物等系列问题。而在本发明的凝聚相体系中，CMPO可以被富集在凝聚相的液滴里，凝聚相本身依然完整不受破坏。本发明中，凝聚相本身具有富集金属离子的作用，同时CMPO能够与金属离子配位，因此，在金属离子富集过程中，凝聚相首先将金属离子富集后，然后位于凝聚相液滴内的CMPO与金属离子配位从而牢牢地固定金属离子使其稳定在凝聚相中，实现金属离子在凝聚相内的长期稳定富集。