[发明专利]一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法

说明书

本发明公开了一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法，属于废水处理的纳米复合树脂吸附剂的工业生产领域，具体地说，涉及一种反应物料可回收套用的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法。制备步骤包括(A)制备锆盐溶液；(B)将强碱性阴离子树脂分批加入锆盐溶液中，搅拌、浸渍，锆盐溶液回收套用；(C)干燥；(D)通过添加氢氧化钠溶液碱化，得到载锆纳米复合树脂，碱液回收套用；(E)添加盐酸溶液中和；以及(F)水洗。本发明载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法中，清洗液、锆盐溶液、碱液、酸液、乙醇等物料都可以再次回收套用，极大地降低了生产成本和环境污染，符合目前国家的节能减排产业政策，适宜工业化推广。

技术领域

本发明属于废水处理的纳米复合树脂吸附剂的工业生产领域，涉及一种以强碱性阴离子交换树脂为载体的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法，具体地说，涉及一种反应物料可回收套用的载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法。

背景技术

随着现代化的发展，工业废水、生活污水、饮用水、河道湖泊水体中的中低浓度(5mg/L以下)无机阴离子污染物大量存在，所述无机阴离子包括但不限于磷酸根、亚磷酸根、次磷酸根、砷酸根、亚砷酸根、氟离子、溴离子、高磷酸根、硒酸根等，它们对环境、生物体和人类等具有毒性，而且导致水体富营养化。为有效去除水体中的这类无机阴离子污染，世界各国开发了多种方法，包括化学沉淀法、电絮凝法、生物法、吸附法、结晶法以及膜分离法等，其中使用负载金属氧化物和水合氧化物的阴、阳离子树脂吸附剂的吸附法被认为是最经济有效的方法之一。

水合氧化锆(简称HZO)由Zr(OH)₄低温脱水而成，是一种典型的两性氧化物。随着溶液pH变化，HZO表面可发生质子化和去质子化反应，还能与某些离子型污染物发生路易斯酸碱作用，常被用来作为阴离子吸附剂，关于这一类吸附剂有不少报道。例如，中国发明专利，授权公告号：CN102942239A，授权公告日：2014年4月9日，公开了一种聚合物基复合材料的制备方法，该专利中将纳米氧化锆有效负载在阴离子交换树脂的孔道内，制得的含锆纳米复合树脂吸附剂对上述无机阴离子污染物有较强的吸附作用。但该方法仅限于实验室的小试范围，由于物料处理量的大小悬殊，实验室制备和化工生产之间的差异巨大，当反应从实验室小试被放大成工业化制备的规模时，反应物分子的活动空间变大了，导致在反应开始后，参加反应的分子碰撞的几率变小，因而工业化生产与实验室制备在相同的时间内是得不到相同的转化率的；一般需通过加热、浓缩之类手段来达到相同转化率，但会增加成本。

实验室制法常考虑的是快速和便捷，而化工生产时常考虑的是经济及产量。该专利在实验室中合成树脂骨架步骤繁多，耗时过长，单位成本高，而本发明中直接使用多种不同市售树脂产品，可以生产出不同的载锆纳米复合树脂吸附剂，节省工序，节约时间和成本。

此外，大规模生产过程中还需考虑如传热、传质、流动与混合等因素，因此实验室研究成果很难直接应用于工业生产中。而且实验室的物料反应后直接废弃即可，但工业生产中必须要考虑环境友好性、成本、产率等等，因此必须开发出物料可循环套用的适合于工业生产的技术方案。

实验室一次性混合固液比在1:10的反应物料，这是放热反应，因为固体量少，所以热量及时分散了，树脂固体能充分分散在锆盐溶液中，锆离子也能顺利地均匀占据树脂孔道。但放大到化工生产的量，使用一次性混合显然不可行。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中已存在一些针对水体中的中低浓度(5mg/l以下)无机阴离子污染物的纳米复合树脂吸附剂的实验室规模的制备方法很难直接应用于工业生产中的问题，本发明提供了一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法。它解决了大量生产原料混合时的传热、传质、流动的问题，适应工业化制备的需求。

2.技术方案

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种载锆纳米复合树脂吸附剂的工业制备方法，包括以下步骤：