[发明专利]一种聚合物基纳米复合材料及其制备方法和其深度处理酸性含铅矿冶废水的方法

权利要求书

1.一种聚合物基纳米复合材料，其特征在于：该纳米复合材料在pH为1.0-6.0的酸性范围内，对废水中铅的去除率为75%-99%；所述纳米复合材料的基体为磺酸基化苯乙烯-二乙烯苯共聚球体，所述的基体内含负电性的官能基团，该负电性的官能基团为磺酸基团，所述的磺酸基团在pH为1.0-6.0的酸性条件下保持稳定，且在吸附过程中起到Donnan预富集作用；所述的基体表面均匀分布有孔，孔内均匀分布有纳米水合氧化锆颗粒，所述的纳米水合氧化锆颗粒的粒径为2-50nm，该纳米水合氧化锆颗粒在pH小于0.5的强酸性条件下，仍能稳定分散于基体内孔道表面；所述的基体与纳米水合氧化锆总质量的质量比为1:0.1-0.5。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物基纳米复合材料的制备方法，其步骤为：

（1）取5-12g氧氯化锆至100ml浓度为0.2-0.5mol/L的盐酸溶液中，搅拌至氧氯化锆溶解后加入20-40ml无水乙醇；

（2）取5-15g磺酸基化苯乙烯-二乙烯苯共聚球体，加入到步骤（1）制备得到的溶液体系中，水浴加热至30-50℃，并在200-300rpm的搅拌速度下持续搅拌12-15h；

（3）对步骤（2）得到的溶液体系进行过滤，并将过滤出的固态聚合物风干，然后将风干后的固态聚合物转移至100ml质量百分比浓度为5%-10%的NaOH溶液中，并在200-300rpm的搅拌速度下持续搅拌8-12h；

（4）对步骤（3）得到的溶液体系进行过滤，对过滤出的聚合物进行水洗至水洗溶液为中性，然后将所述聚合物浸入质量百分比浓度为10%的氯化钠溶液中2-4h，再用乙醇清洗5-10min后于50-70℃恒温烘箱中烘干6-9h，即制得所述聚合物基纳米复合材料。

3.一种聚合物基纳米复合材料深度处理酸性含铅矿冶废水的方法，其特征在于：所述纳米复合材料具有如下特点：

1）该纳米复合材料在pH为1.0-6.0的酸性环境下，对废水中铅的去除率为75%-99%；

2）所述纳米复合材料的基体为磺酸基化苯乙烯-二乙烯苯共聚球体，所述的基体内含负电性的官能基团，该负电性的官能基团为磺酸基团，所述的磺酸基团在pH为1.0-6.0的酸性条件下均能保持稳定，且在吸附过程中起到Donnan预富集的作用；

3）所述纳米复合材料的基体表面均匀分布有孔，孔内均匀分布有纳米水合氧化锆颗粒，该纳米水合氧化锆颗粒在pH小于0.5的条件下，仍能稳定分散于基体内孔道表面；

使用该纳米复合材料深度处理酸性含铅矿冶废水的具体步骤为：

（a）过滤酸性含铅矿冶废水，去除悬浮颗粒，并调节滤液pH至1.0-6.0；

（b）将步骤（a）获得的滤液通过吸附塔，吸附塔内填充有上述纳米复合材料；

（c）当步骤（b）中出水铅离子浓度达到穿透点时停止吸附，利用HNO₃和Ca(NO₃)₂的混合溶液对吸附塔内的上述纳米复合材料进行脱附再生，再生后供循环使用。

4.根据权利要求3所述的一种聚合物基纳米复合材料深度处理酸性含铅矿冶废水的方法，其特征在于：步骤（a）中所述酸性含铅矿冶废水中铅离子浓度为1.0-5.0mg/L。

5.根据权利要求4所述的一种聚合物基纳米复合材料深度处理酸性含铅矿冶废水的方法，其特征在于：步骤（b）中装填的纳米复合材料，基体孔内均匀分布的纳米水合氧化锆颗粒的粒径为2-50nm，所述的基体与纳米水合氧化锆总质量的质量比为1:0.1-0.5。

6.根据权利要求4或5所述的一种聚合物基纳米复合材料深度处理酸性含铅矿冶废水的方法，其特征在于：步骤（b）中操作温度为5-40℃，滤液流速为3-15BV/h。

7.根据权利要求6所述的一种聚合物基纳米复合材料深度处理酸性含铅矿冶废水的方法，其特征在于：步骤（c）中，所述吸附穿透点为出水铅离子浓度达0.5-1.5mg/L，所述HNO₃和Ca(NO₃)₂的混合溶液中HNO₃和Ca(NO₃)₂的质量百分比浓度均为1-10%，该混合溶液在20-50℃温度条件下以0.5-1.0BV/h的流速对纳米复合材料进行脱附再生。