[发明专利]树脂纳米钛酸盐复合微球及其吸附汽热水解的制备方法

说明书

一种树脂纳米钛酸盐复合微球及其吸附汽热水解的制备方法，属于环境技术领域。该方法为对大孔阳离子交换树脂进行除杂活化预处理后，进行金属阳离子吸附，再用80‑90℃的无水乙醇蒸汽密闭循环流动，熏蒸改性60‑120min，浸渍老化吸附钛，得到钛酸盐前驱体负载树脂，用热空气进行程序升温吹扫，再用水蒸汽进行常压蒸汽水解，水洗后，得到树脂纳米钛酸盐复合微球。该树脂纳米钛酸盐复合微球同时具备大孔树脂和钛酸盐的优异性能，二者可以各自发挥其优势，扬长避短，具有吸附重金属、吸附催化氧化有机物、催化破解污泥并提取氨基酸功能、易回收、性能稳定、便于装柱使用的机械强度高等优点。

技术领域

本发明属于环境技术领域，涉及一种树脂纳米钛酸盐复合微球及其吸附汽热水解的制备方法，具体是利用树脂吸附金属离子，汽热水解，制备具有吸附和催化双重功能的大孔吸附树脂纳米钛酸盐复合微球。

背景技术

含有机物络合剂的重金属废水处理难度大，目前，均采用多种方法结合的技术：一是利用化学氧化破络，再结合絮凝等手段进一步处理；二是利用具有更强络合能力的功能基团的吸附剂吸附去除有毒的重金属后，再采用生化等方法去除有机物；三是采用膜法分离。化学氧化破络法需要消耗大量的化学药剂，产生大量的有害污泥，二次污染严重；吸附法所需的吸附剂合成成本高，稳定性差，水中有机污染物还需后续处理；虽然膜法能同时去除重金属和有机物，但是需要对废水进行预处理，而且膜易受污染，处理能力有限，成本高。

为了解决这一问题，还开发了采用以棉花为模板，溶胶凝胶法制备了具有催化氧化破络和吸附双重功能的微管状钛酸盐水处理剂(Dong zhang,etal.Preparation ofCalcium Titanate Based on the Cotton Template Method and its SimultaneousRemoval Performance to Heavy Metals and Organic Pollutants in Water Journalof Advanced Oxidation Technologies,2016,19(1):9-18)，但是该吸附材料机械强度低，缺乏韧性和弹性，使用时易失活，合成时溶胶凝胶成本高，需要煅烧，能耗高。这限制其在实践中应用。

吸附树脂是一类重要的吸附分离材料，每个树脂颗粒都由交联的具有三维空间立体结构的网络骨架构成，在骨架上连接许多功能基团。树脂因其具有性能优异的功能基团、复杂的三维空间孔洞结构、以及其耐酸碱及有机溶剂和一定的弹韧性和机械强度，在分离、提纯和回收物质中发挥着越来越重要的作用。但是，在水处理领域，往往废水成分很复杂，无论是离子交换树脂还是大孔吸附树脂，都仅仅是具有吸附金属离子或是有机物能力，吸附后还需再生，废水成分的复杂性，使得再生回收物质成分复杂，回用价值低，还需后续处理，极易造成二次污染；同时，复杂的污水成分，也易造成树脂中毒。因而，实践中，现有的树脂其稳定性和功能单一属性，无法实现复杂废水，特别是含有有机络合剂的重金属废水的处理。这对这一问题，刘福安等(刘福安，赵俊秀，黄化民，离子交换树脂固载四氯化钛的合成及其在有机合成中的应用，催化学报，1991(05):394-399)，王志亮等(王志亮，贾菲，孟祥发，张效龙，TiCl₄改性离子交换树脂催化合成甲缩醛，山东化工，2011,40(11)：7-8)，采用将四氯化钛负载于树脂的孔道内，制成高分子载体催化剂。余珍琴等人采用四氯化钛为钛源，利用强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，采用离子交换法制备了二氧化钛光催化剂(余珍琴，孙剑飞，石照信，谷亨达，王思林，TiO₂光催化剂的离子交换法制备及性能研究，《辽宁化工》，2011,40(1)：9-11)，徐志兵等人也以阳离子交换树脂为模板，以四氯化钛为原料采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂微球提高了光催化和回收性能(用四氯化钛制备TiO₂微球的研究，《稀有金属材料与工程》，2006，35(12)：1999-2001)，但是这些方法合成的材料，不具备较大的吸附重金属功能，树脂仅仅作为载体或模板剂。