[发明专利]同时去除并分别回收水体中重金属离子与酚类物质的方法

说明书

技术领域

本发明属于水污染控制与资源化领域，具体是涉及一种同时去除并分别回收水体中重金属离子与酚类物质的方法。

背景技术

吸附-脱附联合技术是有效去除水体污染并资源回收水体有用物质的方法。工业排放水体往往污染物成分复杂，含有多种无机和有机物质，这对吸附技术和吸附材料提出了新的挑战。重金属污染物和酚类物质是工业水体中常见的污染物类型，二者往往在同一工业水体中并存。理论上，传统的吸附材料如活性炭可同时吸附重金属污染物和酚类物质。但实际操作中，同时吸附处理的效果不佳，脱附效率也不尽人意。因此截止目前，同时吸附重金属污染物和酚类物质的相关文献或相关专利报道十分匮乏。已有的专利只涉及活性炭单独吸附重金属污染物(中国发明专利：201310062305.0；201210132710.0)或只涉及活性炭单独吸附酚类污染物(中国发明专利：201310387470.3；201210100944.7)。

重金属离子与酚类有机物性质截然不同，一般的吸附材料无法同时实现水体中这两类物质的有效吸附去除与分别资源化回收。聚苯乙烯-二乙烯苯系列的大孔交联吸附树脂是去除水体中酚类物质的高效吸附材料，得到了广泛的工业应用。然而，其对重金属污染物几乎没有吸附能力。

发明内容

本发明需要解决的是目前现有吸附材料无法有效从水体中同时去除、分别回收重金属离子与酚类物质的问题。本发明将金属氧化物引入吸附树脂表面，构建金属氧化物负载型复合吸附树脂。将此新型材料用于水体中重金属离子与酚类物质的同时吸附与资源化回收。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种同时去除并分别回收水体中重金属离子与酚类物质的方法，包括以下步骤：

将金属氧化物负载于弱酸/弱碱型吸附树脂上，制备金属氧化物负载型复合吸附树脂；

调节待处理水体pH至5.0～7.0之间，用制备的金属氧化物负载型复合吸附树脂吸附去除水体中共存的重金属离子与酚类有机物；

吸附平衡或吸附饱和后，采用静态平衡吸附模式或动态柱吸附模式，首先使用酸性洗脱剂单独洗脱重金属离子，此时吸附的酚类物质完全不脱附，待重金属离子脱附完成后，再用碱性洗脱剂单独洗脱酚类物质，洗脱顺序不能改变。

水体中重金属离子包括Pb²⁺或Cd²⁺等，水体中酚类物质包括苯酚、烷基酚、硝基酚或氯酚等。

所述的弱酸/弱碱型吸附树脂表面修饰有弱酸基团(羧基)或弱碱基团(氨基)，所述的弱酸/弱碱型吸附树脂选自聚苯乙烯-二乙烯苯系列吸附树脂；型号包括D-101、NDA-150、NDA-99、NDA-88、Amberlite XAD-4、CAD-40、SD-200、SD-300、SD-600、LS-100、LS-200、ADS-8、HPD-100、AB-8、X-5、S-8、D-1、D-2、D-3或D-4。

所述的金属氧化物选自铁氧化物或锰氧化物中的一种或几种。金属氧化物的选择要求使得金属氧化物在吸附-脱附pH范围内能稳定负载于吸附树脂材料上。

铁氧化物负载型复合吸附树脂制备方法为：

方式一：Fe³⁺结合树脂表面弱酸性基团(用P-COOH表示)，生成(P-COO)₃Fe，再加入NaOH溶液，在树脂表面结合基团附近生成Fe(OH)₃沉淀，进一步在60℃条件下，加热脱水生成铁氧化物，得到铁氧化物负载型复合吸附树脂；

方式二：FeCl₄^-结合树脂表面弱碱性基团(用P-NR₂OH表示，R为烷基)，生成(P-NR₂⁺)(FeCl₄^-)，再加入NaOH溶液，在树脂表面结合基团附近生成Fe(OH)₃沉淀，进一步在60℃条件下，加热脱水生成铁氧化物，得到铁氧化物负载型复合吸附树脂。

锰氧化物负载型复合吸附树脂制备方法为：

方式一：Mn²⁺结合树脂表面弱酸性基团，生成(P-COO)₂Mn，再加入KMnO₄溶液，在树脂表面结合基团附近生成Mn(OH)₄沉淀，进一步在60℃条件下，加热脱水生成锰氧化物，得到锰氧化物负载型复合吸附树脂；