[发明专利]三聚氰胺-醛聚合物

说明书

技术领域

本公开涉及可用作液体净化剂的聚合物。

背景

许多行业产生含有有害量的汞、铅、镉、银、铜和锌离子的大量废水。重金属污染对公众健康和环境造成严重威胁。接触到受污染的水，甚至以非常低的金属污染物浓度，可以是有害的。法律规定各行业在将废水排入公用水系统之前需降低其废水中金属污染物的浓度。然而，现有技术可以是昂贵的和/或不足以满足对于最大耐受废水水平的新的且更严格的法规要求。

重金属的毒性是众所周知的。例如铅(II)可以导致人的(尤其是儿童的)脑损伤以及肾脏、肝脏和中枢神经系统功能障碍。污染的饮用水特别值得关注，因此在全球范围内饮用水中有毒金属的最大可接受浓度被设定在非常低的水平。

到2013年12月，欧共体指令98/83和世界卫生组织(WHO)指南将自来水中的铅含量限值从50ppb降低到10ppb。

认识到与低铅浓度相关的对健康有害的影响，美国环境保护署(EPA)将干预水平规定为15ppb，并且铅在自来水和饮用水中的最高污染物水平目标为零。

镉是环境问题中另一种有毒金属；它会导致肾脏、肝脏和肺部损伤，是肺癌和与荷尔蒙有关的癌症的可能的人类致癌物。

人们一直致力于开发水处理新技术。然而，价格低廉、高效、安全以及从水中快速去除金属污染物仍然是重大的挑战。

已经开发了诸如沉淀、吸附、螯合、离子交换和反渗透的各种技术用于处理被金属物质污染的水。

已经常规通过沉淀完成从水流中去除有毒金属。通常，这种方法受困于需要长的相互作用时间，沉淀所需的材料成本高，以及弃置所沉淀的材料的成本高。通过使用沉淀也难以将金属浓度降到非常低的水平。

反渗透技术已用于某些应用中，以从水中去除金属污染物。然而，这种方法是昂贵的、非选择性的(去除所有离子)并且缓慢的，这使得它不适合于大型水处理。

常规的离子交换树脂是从水中去除有毒金属的差的候选方法，因为它们也不加区别地吸附在水中大量存在的无害离子，例如Na⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺。

将螯合离子交换树脂或螯合聚合物用可以选择性地只结合重金属的特定官能团改性。这些吸附剂能从水中迅速地去除有毒金属。然而，通常，它们不能用于将金属降低至极低的浓度(低于1ppb)，并且其高昂的材料成本限制了其大规模使用。

因此，需要用于将液体(例如水)中的金属水平降至极低浓度的经济有效、高效且有选择性的手段。本公开解决了该需求，并且具有相关的优点。

概述

根据第一方面，提供了三聚氰胺-醛聚合物，其中该聚合物具有体积为约1.5cm³/g至5cm³/g的孔。

根据第二方面，提供了降低液体样品中金属的量的方法，该方法包括使液体样品与如本文所述的三聚氰胺-醛聚合物接触，由此形成聚合物金属络合物和经净化的液体样品的步骤，其中该经净化的液体样品中金属的量低于该液体样品中金属的量。

根据第三方面，提供了用于制备如本文所述的三聚氰胺-醛聚合物的方法，该方法包括使三聚氰胺与醛接触，由此形成如本文所述的聚合物的步骤。

如将在下面更详细地讨论的，本文所提供的三聚氰胺-醛聚合物具有对金属(例如，金属和金属离子)的非常高的亲和力，这使得该聚合物在与含有一种或多种金属的液体接触时能形成强的金属络合物。三聚氰胺-醛聚合物的强亲和力可以用于从液体(例如水)中去除金属，例如铅、铜、镉和钯。

有利地，本文所述的三聚氰胺-醛聚合物在液体处理条件下是化学稳定的，具有高的金属结合能力(超过600μg/g)，表现出非常强的对金属的亲和力，并且可以循环使用。即使在非常短的处理时间下，三聚氰胺-醛聚合物可以用于有效地将金属污染物去除至极低的浓度(<0.1ppb)。

定义

本文所使用的下列词语及术语应具有所指明的含义：