[发明专利]降低水溶液中多价阳离子含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是对除其它工业废水排弃物外还载有重金属的水溶液进行处理所牵涉的问题。

现有技术

已有人指出，当用于水及水溶液的超吸收剂(superabsorbent)丙烯酸聚合物(SAP)、特别是聚丙烯酸与含有多价金属离子的溶液接触时，它们初始以相当大的比例膨胀(swelling)，然后在结合了多价离子之后，它们排出一定比例的膨胀水。这一特性已应用于废水排放前对其净化(参见，例如法国专利申请No.9306711)。膨胀现象是改进离子在聚合物上吸收动力学的因素。但它导致的缺点是吸收剂床的体积有相当大的变化，这使得它在固定床塔中不能实际使用。

与这些现象相关联的后果是在吸收-膨胀-缩小机理过程中超吸收剂颗粒的密度改变。首先由于受水溶液的相当大的膨胀作用使每一颗粒的密度下降。因而，当在25％呈丙烯酸形态且75％呈丙烯酸钠形态的聚丙烯酸超吸收剂的情况下，其密度从干颗粒状态的约1.6变至已膨胀颗粒形态的接近于1的数值，这时其组成极接近于：聚丙烯酸盐1至5％(重量)，水90-95％，然后，由于排出大部分水及截留重离子，该密度再次上升。依据所截留的离子，这时该密度位于1.1至1.5g/cm³之间。这些现象过去仅以好奇待之，直至目前未在任何场合对其进行任何应用。

本发明的概述

本发明依据的原始想法是，如果将颗粒状超吸收剂悬浮在向上运动推动的多价离子溶液的直立脉管(vein)中使得处于最大膨胀态的颗粒呈静止动态情况，也就是说，它们既不沉降、也不被液体脉管夹带，然后载有重离子的全部颗粒都会发生沉降并可在柱的底部回收。因此本发明包括一种降低水溶液中多价阳离子含量的方法，该方法通过在一柱中将所述重阳离子吸附在超吸附剂聚合物上来进行，在该柱的顶部加入超吸收剂并在其底部加入要提取的溶液，并在顶部排放净化过的溶液且在底部排放富集的超吸收剂，其特征在于水溶液以向上运动方式在柱体中穿行，其速度低于所述超吸收剂载有多价阳离子时的沉降速度。附图的简要说明

本方法在图1给出的示意图所示的柱中实现。它包括安装在柱底部2上的圆柱体1，该圆柱体1支撑一展宽部分3，该部分3通向环回到柱底部并由泵5驱动的循环回路4。柱底部延续有一锥体或另外还有体积约1.5升的管10。该设备的全部体积首先经入口(L1)充填要净化的溶液。在规范状态下，系统按如下操作：经浸入式漏斗6从加料斗7连续在水平面(S1)引入干或湿的SAP。在水平面(L1)连续引入要净化的液体，而一方面，净化过的液体在水平面(L2)溢出，另一方面，将被重离子饱和并沉降在柱底部的低位部分10的SAP排出。与柱相连或在其外部的脱水装置8使得可将脱水后的SAP(S2)及脱水液体(L3)分离，后者可在(L1)循环或添加到排出口(L2)。可将过滤器9插入循环回路。调节泵5的物料通过量使得在柱体中液体向上的速度对应于刚膨胀的SAP颗粒处于静止状态。在这些情况下，柱体中水溶液遗留在超吸收剂聚合物中的重离子的量对应于它的重离子吸收容量的至少60％。举例来说，在水或具有约相同粘度的水溶液中膨胀的SAP的下降速度约为每小时20米，而被镍饱和的相同SAP的对应速度为约75m/小时，操作点对应的泵的物料通过量为在柱体中产生20m/小时的液体运动。在络合铜和钙的过程中获得了相似的体积变化。实施本发明的基本原理

可用于本发明的SAP是丙烯酸或甲基丙烯酸或它们的碱金属盐的交联聚合物，或它们与其它不饱和单体的共聚物，所述不饱和单体可以是烯烃如乙烯、丙烯或苯乙烯，或其它丙烯酸单体如丙烯酰胺，或磺酸例如丙烯酰氨基甲基丙磺酸，或含有络合金属官能团，例如天冬氨酸或亚氨二乙酸官能团的丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物。当要处理的水溶液含有强的金属络合剂如柠檬酸或EDTA或它们的碱金属盐及类似物时，后一类单体特别有效。

用相对于组成单体总和为0.005％至5％、优选0.01％至5％重量的交联剂含量制备这些聚合物。它们是不溶于水溶液中的产物，然而一旦它们在其中分散就会膨胀并因而每克聚合物吸收10至多于1000克数量级的水。