一种树脂基磁性复合吸附材料的制备方法和应用与流程

本发明涉及从酸性废水中除去重金属的吸附材料制备，具体是一种树脂基磁性复合吸附材料的制备方法和应用，利用废弃树脂膨化，亚磷酸基团化复合制备一种树脂基磁性复合吸附材料，并用于除去酸性废水中镉、铬、锌、铅、锰、铜的方法。

背景技术：

1、矿山、电镀、金属工业、电池制造、冶炼等行业在生产过程中产生大量含重金属离子的废水，例如，铅、砷、铜、锌、铬、汞、镍、镉和锰。废水中的重金属污染因其高毒性、生物积累性和不可生物降解性对人体健康和环境安全构成巨大威胁，引起了公众极大的关注。含有多种复杂重金属离子和稀有金属离子的废水如果直接排放，必将造成周边环境污染，危害人类健康和生态平衡，且损失有价金属资源。因此，为确保全球水资源安全，有效去除和回收废水资源中广泛存在的有毒重金属污染物至关重要。

2、对此，学者已对废水进行了多种研究，主要包括自然降解、微生物处理、化学沉淀、混凝沉淀、吸附、电化学沉积以及多种方法联用等。其中自然降解耗时长，且效果不佳；微生物比表面积较小、表面活性位点常被有机质掩盖、对金属离子的特异性选择不强，在实际应用中极易受到外部因素的影响，以致其在实际工程应用中受到极大的限制；化学沉淀法、混凝沉淀法均无法有效对金属进行高效分离回收并且易消耗沉淀剂，可能引入其他金属；电化学沉积法耗时长，无法大规模在实际工程应用中开展；而吸附法具有适应范围广、处理速度快、效果好、成本低、可回收利用废水金属资源、吸附剂可重复利用等优点，被广泛应用于处理废水。吸附法成功应用的关键是吸附剂的选择，根据实际情况选择适宜的吸附剂，对经济地处理含重金属离子的废水具有重要的意义。活性炭是应用最早、最成熟的工业吸附剂，但其价格昂贵、选择性差、再生费用高、再生困难，限制了它在一些经济不发达地区和低利润行业的应用。近十几年来，不少学者探索了廉价的生物质吸附剂、矿物吸附剂、天然粘土矿物吸附剂、有机复合吸附剂、树脂型萃淋树脂、浸渍树脂、多孔硅基吸附剂等，但目前现有的吸附材料存在吸附选择性差、处理效果不稳定、吸附容量低、再生处理频繁导致使用寿命下降、成本高等问题。

技术实现思路

1、为解决现有的吸附材料存在吸附选择性差、处理效果不稳定、吸附容量低、再生处理频繁导致使用寿命下降、成本高的问题，本发明的目的是提供一种树脂基磁性复合吸附材料的制备方法应用，利用废弃的树脂作为载体材料，通过磁化，硫酸铝、硫酸镁添加产生沉淀，亚磷酸钠、次磷酸钠插层引入亚磷酸基团，制备出一种能够有效吸附和除去废水中镉、铬、锌、铅、锰、铜多种重金属离子的吸附材料，同时也能吸附阴离子。该方法制备的复合功能吸附材料可以多次重复回收利用，制备方法简单，原料价格低廉，具有较高应用价值。

2、本发明的技术方案是：提供一种树脂基磁性复合吸附材料的制备方法，包括如下步骤：

3、(1)废弃树脂膨化制备载体：废弃离子交换树脂作为原料，采用乙醇清洗3次，在用1mol/l盐酸清洗2次，最后用水清洗后烘干，将烘干的树脂进行进行气流膨化扩孔，气流膨化压力3kpa，树脂水分添加量为10％，膨化后作为载体；

4、(2)磁性添加：配置1mol/l氯化铁溶液100ml，配置0.3～0.8mol/l硫酸镁溶液，0.3～1mol/l硫酸铝溶液；将步骤(1)得到的载体按照固液比1:2～1:5投入氯化铁溶液中，再加入配置好的硫酸镁溶液和硫酸铝溶液，高速搅拌超声波分散，硫酸镁、硫酸铝溶液的加入量为20～50ml；

5、(3)亚磷酸基团添加：向(2)步骤中的混合溶液添加亚磷酸钠和次磷酸钠，亚磷酸钠添加量分别为0.2～0.5g和0.1～0.3g，高速搅拌均匀，搅拌时间2～5min，得到混合溶液；

6、(4)微波压力反应：将(3)得到的混合溶液放入聚四氟乙烯压力罐，放置于微波消解仪中加热反应，微波功率设置500w～1400w，温度控制为120～170℃，反应时间1～2小时，移至烘箱内保温8～12h后冷却至室温，过滤得到沉淀物；

7、(5)沉淀物清洗和真空干燥：将(4)得到的沉淀物采用去离子水清洗，之后放入真空干燥箱真空干燥8h，干燥后筛分粒径为0.5～1mm的颗粒即为所述树脂基磁性复合吸附材料。

8、优选地，步骤(2)所述磁性添加是将步骤(1)得到的载体按照固液比1:3投入氯化铁溶液中，再加入40ml硫酸镁浓度为0.5mol/l的硫酸镁溶液和30ml硫酸铝浓度为0.4mol/l的硫酸铝溶液。

9、优选地，步骤(3)亚磷酸钠加入量0.3g，次磷酸钠0.2g，搅拌3min。

10、优选地，步骤(4)所述微波功率为1000w，温度控制为150℃，反应时间2h，烘箱保温10h。

11、所述方法制备得到的树脂基磁性复合吸附材料的应用，包括如下步骤：

12、(1)重金属离子溶液配置：重金属镉、铬、锌、铅、锰、铜混合溶液中各个金属离子浓度为0.5～100mg/l；溶液ph为2～8；

13、(2)重金属离子去除：将所述树脂基磁性复合吸附材料按照固液比1:5投入到所述重金属离子溶液中，气流搅动溶液产生吸附去除重金属；

14、所述树脂基磁性复合吸附材料的回收再生，将吸附完后的吸附材料利用磁铁脱除，将吸附材料浸泡到氢氧化钠溶液和亚磷酸钠、次磷酸钠溶液中进行再生，所述氢氧化钠浓度为1mol/l，亚磷酸钠溶液浓度为0.3～0.5mol/l，次磷酸钠溶液浓度0.3～0.5mol/l。

15、本发明的有益效果在于：

16、充分利用废弃树脂作为基载体，实现以废治废的理念，创造性的提出利用废弃树脂进行膨化作为载体，利用亚磷酸钠、次磷酸钠进行基团添加制备出一种具有磁性能够吸附溶液多种重金属离子的复合材料。该方法制备的复合功能吸附材料可以多次重复回收利用，制备方法简单，原料价格低廉，具有较高应用价值。

技术特征：

1.一种树脂基磁性复合吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的树脂基磁性复合吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)优选地，步骤(2)所述磁性添加是将步骤(1)得到的载体按照固液比1:3投入氯化铁溶液中，再加入40ml硫酸镁浓度为0.5mol/l的硫酸镁溶液和30ml硫酸铝浓度为0.4mol/l的硫酸铝溶液。

3.根据权利要求1所述的树脂基磁性复合吸附材料的制备方法，其特征在于，优选地，步骤(3)亚磷酸钠加入量为0.3g，次磷酸钠0.2g，搅拌3min。

4.根据权利要求1所述的树脂基磁性复合吸附材料的制备方法，其特征在于，优选地，步骤(4)微波功率为1000w，温度控制为150℃，反应时间2h，烘箱保温10h。

5.权利要求1所述方法制备得到的树脂基磁性复合吸附材料的应用，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求1所述的树脂基磁性复合吸附材料的回收再生，其特征在于，将吸附完后的吸附材料利用磁铁脱除，将吸附材料浸泡到氢氧化钠溶液和亚磷酸钠、次磷酸钠溶液中进行再生，所述氢氧化钠浓度为1mol/l，亚磷酸钠溶液浓度为0.3～0.5mol/l，次磷酸钠溶液浓度0.3～0.5mol/l。

技术总结
本发明涉及从酸性废水中除去重金属的吸附材料制备技术领域，具体是一种树脂基磁性复合吸附材料的制备方法，包括如下步骤：利用废弃膨化树脂作为基载体，氯化铁作为添加磁性辅助物质，以硫酸镁、硫酸铝混合均匀，高速搅拌超声波分散，之后添加亚磷酸钠、次磷酸钠置于微波反应釜，在反应釜内亚磷酸钠、次磷酸钠调整pH发生沉淀，同时亚磷酸根插层进入沉淀物中，最后过滤沉淀物并清洗烘干得到一种优良吸附矿山酸性废水中重金属的新型吸附材料。采用本发明制备的材料能有效吸附矿山酸性废水中的镉、铬、锌、铅、锰、铜等多种重金属离子，吸附容量大，并且吸附材料具有磁性能够通过磁性进行固液分离再生利用。

技术研发人员：农永萍,胡明振,周德炎,林成旭
受保护的技术使用者：广西华锡集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13