[发明专利]螯合吸附功能树脂、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种螯合吸附功能树脂的制备方法，具体涉及一种对水溶液中Mn(VII)具有选择性吸附、吸附性能好、可重复利用的改性螯合功能吸附树脂的制备方法。

背景技术

工业化生产高锰酸钾(KMnO₄)的过程中，经水沥取后的残渣称为锰泥。锰泥被废弃不仅是锰资源的浪费,而且造成了碱污染及“红水”污染。红水的产生是由于锰泥吸附、夹带的锰酸钾溶液发生歧化反应生成高锰酸钾溶液所致。实验研究中发现浸取锰泥时，锰与铁均具有较高的浸出率，因此，从浸出液中通过分离富集方法制取锰制品时，还面临铁离子干扰的问题。常用的分离富集方法有许多种：如膜分离法、溶剂萃取法、电化学还原法、化学沉降法、离子交换树脂法、螯合吸附材料富集法等。膜分离法使用的材料费用较高；溶剂萃取法的操作过程极为繁琐，有机溶剂的易挥发性、毒性及高成本也使其实际应用受到限制；电化学还原法的能耗过高；化学沉降法较为常见，但其所用沉淀剂往往价格昂贵，且在处理较低浓度的金属离子时效果不佳；离子交换树脂处理法操作简单，成本较低但选择性较差；螯合吸附功能材料因具有吸附容量大、富集倍数高、选择性好、操作简便、树脂易再生以及耐酸碱等优点而广泛地应用于选择性分离富集水溶液中的痕量金属离子。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种螯合吸附功能树脂、其制备方法及应用，具有制备工艺简单、成本低廉的特点，而且本发明制备得到的螯合吸附功能树脂对Mn(VII)离子有较高的选择性吸附能力。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种螯合吸附功能树脂的制备方法，以氯球为母体，甲基哌嗪(MPP)为配体，对氯球上的苄基进行改性，氯球为大孔型氯甲基化交联聚苯乙烯微球；包括以下步骤：

1)、将氯球浸泡在作为反应溶剂的N,N—二甲基酰胺(DMF)中，直至氯球充分溶胀；

2)、在步骤1)的所得物中加入作为配体的甲基哌嗪(MPP)，在氮气保护的条件下于100～120℃下搅拌反应10～12小时；其中，甲基哌嗪(MPP)与氯球中的-CH₂Cl的物质的量之比为3.8～4.2：1；

3)、过滤步骤2)的所得物，得滤饼，将滤饼用作为反应溶剂的N,N—二甲基酰胺(DMF)浸泡洗涤3～4次，然后依次用蒸馏水、丙酮、乙醚、无水乙醇洗涤；40～60℃真空干燥至恒重，得螯合吸附功能树脂。

较佳地，步骤1)中：氯球与N,N—二甲基酰胺的用量比为：1mg氯球/1～2ml的N,N—二甲基酰胺，浸泡时间为22～26小时。

较佳地，步骤2)中，反应温度为120℃。

较佳地，步骤2)中，反应时间为10小时。

本发明还提供由上述方法制备得到的螯合吸附功能树脂。

通过本发明上述方法制备得到的螯合吸附功能树脂用于吸附七价锰离子。其中，吸附条件为pH值为5.0。

采用本发明方法制备而得的螯合吸附功能树脂(以下简称为PS-MPP)，进行如下的实验：

一、重金属离子吸附实验：

吸附实验在恒温振荡器中进行，准确称取一定量(例如为15.0mg)的PS-MPP至100ml碘量瓶中，分别加入一定体积25ml、一定pH值(例如为pH值为5.0)的醋酸-醋酸钠缓冲溶液(以下简称为HAc-NaAc缓冲溶液)浸泡24h，然后分别加入一定量(例如为5ml)的配制好的重金属离子标准液，在搅拌下进行吸附操作。每隔一定时间测定分析水相中残余金属离子浓度，直至平衡。用下式计算吸附量(Q_e)及分配比(D)：

式中Q_e为平衡时PS-MPP的吸附量(mg·g^-1)；C_o和C_e分别为水相中金属离子的初始浓度(mg·mL^-1)和平衡浓度(mg·mL^-1)；m为PS-MPP的质量(g)；V为液相体积(mL)，是指重金属离子标准液和缓冲溶液体积之和。

二、解吸实验