[发明专利]一种除氟树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种除氟树脂及其制备方法，除氟树脂制备方法中，以阴离子交换树脂为载体，采用沉积法将金属锆原位沉积在树脂上，形成一种复合除氟剂。本发明采用原位沉积法得到一种具有高吸附量高精度的复合除氟树脂，制得的除氟树脂吸附速度快，吸附量大，吸附精度高，能在较宽的pH料液中除氟，干扰阴离子较少，且方法简单、易于工业化，在半导体、饮用水、矿井水、氟化工等涉及除氟的行业具重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及吸附分离材料领域，具体涉及一种具有高精度高吸附量的除氟树脂及其制备方法，属于功能高分子材料在水处理中的应用。

背景技术

氟是一种微量元素，含氟量在0.6ppm以下的饮用水对人体无害有益，而长期饮用含量大于1.5ppm的高氟水则会给人体带来不利影响。我国某些地区特殊的地域特征使该区域水源含氟量大于1.0ppm，从而造成地方性氟中毒。目前，我国有将近l亿人生活在高氟水地区，除个别地区自然因素外，大量的高氟工业废水的排放是主要因素之一。随着工业的迅猛发展，含氟废水的排放量将会增加，因此，含氟废水的排放必须受到严格控制。某些高浓度含氟工业废水的排放，更对人们身体健康造成很大威胁，所以必须对含氟工业废水加以治理。

目前，含氟废水的主要处理方法是化学沉淀法和吸附法，高浓度的含氟废水先使用沉淀剂进行沉淀，除去大量的氟，沉淀处理后的水再使用吸附剂进行吸附提高精度，以达到排放标准。活性氧化铝、壳聚糖、活性炭等被广泛用于废水除氟。

铁、铝、锆、镧等由于能与氟形成特殊的络合结构而被广泛制备成各种除氟剂，目前，市场上主要是以树脂、硅胶等为基体，将铁盐、铝盐、锆盐、镧盐、氧化铝等负载在基体上，形成一种复合结构的除氟吸附剂。另外也有通过制备出具有复合官能团的螯合树脂除氟的相关报道(CN201110133912.2)。在复合吸附剂中，树脂基体载铁的吸附剂因吸附量较小、pH要求高而应用不多；树脂载铝吸附剂存在铝的流失现象，二次污染水质，不适用于水质要求高的含氟废水；金属氧化铝吸附量大但多呈粉末状，运行过程中柱压高；树脂载镧吸附剂吸附量不高，应用不多；树脂、硅胶等载锆的吸附剂也有报道，如CN201710286632.2、CN201210524428.7等，该类吸附剂吸附量大，能在较宽的pH范围内除氟。中国专利CN201210524428.7和CN201710286632.2等都以大孔树脂基体为载体，将纳米水和氧化锆负载在树脂孔道中形成一种复合除氟吸附剂，成功制备了一种载锆复合纳米吸附剂，但两篇专利中所述制备方中均需要将氧氯化锆溶于盐酸中，且需要大量的乙醇、饱和氯化钠等进行后处理，另外，反应时间较长，需要烘干、自然风干等步骤，成本较高，且反应耗费时间，过程繁琐。

简而言之，现有技术中除氟吸附剂存在制备成本高、过程繁琐、易受共存离子干扰等问题，影响其推广应用，实际应用中亟需一种方法简单，成本低、易于工业化的除氟树脂的制备方法。

发明内容

原位沉积法，即在原有的环境中，添加沉淀剂，使两种离子或者化合物在基体原有位点上形成新物质的一种方法。本发明以阴离子交换树脂为基体，采用一步原位沉积法制备出一种吸附量高、精度高、pH适用范围广的除氟树脂。本专利除氟树脂具体的制备过程为：配置适当浓度的氧氯化锆水溶液，将处理好的树脂倒入锆溶液中进行浸渍，此时氧氯化锆会以合适的速度借由分子扩散进入树脂中，在合适的温度下，进入树脂的氧氯化锆会在树脂中水的环境中缓慢水解并与树脂上的基团结合，并经过陈化结晶在树脂上形成纳米级沉淀物，这样就形成了位置可控，结晶大小可控的具有良好分散的氢氧化锆微晶，形成除氟树脂前驱体；使该前驱体在含氟溶液中达到饱和吸附并解吸，使氟的吸附位点得以活化，从而制得除氟树脂。以这种方法所制备的除氟树脂，吸附量高，再生容易，pH适用范围广，不受干扰离子的影响，在饱和盐水、饱和硫酸镍溶液中依然能保持高的吸附量。