[发明专利]一种塑化聚合物离子液体膜及其选择性分离铬(VI)的方法

说明书

本发明公开了一种塑化聚合物离子液体膜及其选择性分离铬(VI)的方法，包括以1.5‑2.5％的脂肪胺和3.0‑3.5％的聚氯乙烯为反应原料，在91.5～93.0％的有机溶剂中反应性共混后，加入1.0～4.0％的塑化剂，通过挥发除去溶剂，酸化转型制备的塑化聚合物离子液体膜，以及以该塑化聚合物离子液体膜对铬(VI)料液中的铬(VI)进行萃取和反萃同步进行下的选择性分离。本发明膜制备工艺简单，试剂用量少，对铬(VI)的选择性高。提取过程能耗低，无二次污染。且膜相不易泄露，液膜性质稳定，具有可连续化、重复应用的能力。可应用于含铬废水中铬(VI)的选择性去除的工业化应用。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种含有塑化剂的高稳定性塑化聚合物离子液体膜的制备方法，及其通过膜萃取的形式，选择性去除、分离和富集低浓度铬(VI)的处理方法。

背景技术

含铬(VI)废水的工业来源较为丰富，但水体中铬(VI)的存在会对生态环境会产生不可逆转的损害。工业铬的排放限量仅1mg/L，而内陆水域和饮用水中铬(VI)的最大允许限量分别为0.1和0.05mg/L。因此，较低浓度但未达标的含铬(VI)废水治理技术一直以来都是相关行业领域较为敏感的关注性课题。

传统的含铬废水治理方法有化学沉淀、混凝、离子交换、吸附等。然而，这些技术或方法因过高的化学能源需求和不完全去除等问题，在工业应用中有一定的局限，适用性不强。如专利技术CN1032328A中采用了氢氧化钠为沉淀剂，过滤并加碱调节pH值，通过亚铁盐将铬(VI)还原成铬(Ⅲ)的方法，利用处理剂中的AlCl₃、FeCl₂、Al₂(SO₄)₃多种絮凝剂，使Cr(OH)₃迅速沉淀。该方法能最终使水中的铬(VI)由1200mg/L降至0.05mg/L，但该方法适合处理高浓度含铬(VI)水体，且处理过程中会产生二次污染。专利技术CN103193343A中，通过联合使用电絮凝法和离子交换法，使得铬离子浓度大大降低，并通过离子交换法进一步交换吸附浓度较低的铬离子，最终将含铬废水处理至达标排放。但该法程序复杂，且能耗较大。一项以萃取有关的专利技术CN102730782A中，以仲胺N₇₂₀₇溶液为萃取剂，去除pH值在1～3的含铬(VI)废水中铬(VI)，一次去除率可达90％以上。尽管经反萃后仲胺N₇₂₀₇溶液可重复使用，但液液萃取和反萃不能同步进行，技术操作繁琐、大量使用的保护剂和反萃残液等会给环境带来更加严重的危害。聚合物包容膜具有良好的稳定性和机械强度，ShigehiroKAGAYA ⁱ等以离子液体A336为载体制备了聚合物包容液膜用于去除水溶液中的铬(VI)，但该文献的相关实验表明，以小分子型液相离子液体为载体的聚合物包容液膜传质速率较慢，且存在系统不稳定的缺陷，难以实现工业化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种较传统液相载体制备的聚合物包容液膜更加稳定的塑化聚合物离子液体膜的制备方法，及其通过膜萃取方法进行含铬水相中铬(VI)的选择性去除或分离的技术；该技术能够选择性去除、分离和富集低浓度铬(VI)，液膜传质速率较快，且系统稳定，铬(VI)的去除率高。

本发明提供的一种塑化聚合物离子液体膜选择性分离铬(VI)的方法，包括以下步骤：

(1)合成季铵盐型聚合物离子液体：按照质量比将3.0～3.5％的聚氯乙烯、1.5～2.5％的脂肪胺、91.5～93.0％的有机溶剂混合溶解后，在设定的温度下持续搅拌反应一定时间后，加入1.0-4.0％的塑化剂反应，最终获得均相澄清的聚合物离子液体及其与剩余原料组成的混合溶液；

(2)制备塑化聚合物离子液体膜：将步骤(1)所得聚合物离子液体及其混合液倒入平底容器中，常压下静置脱泡，在一定温度下将溶剂挥发至恒重，固化成外观平整且呈半透明状的季铵盐型塑化聚合物离子液体膜；