CN109012631A - 一种螯合树脂及其有效去除电镀废水中的重金属的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种螯合树脂的制备方法，尤其涉及一种经异丙基黄原酸酯改性，使螯合树脂能吸附电镀废水中的Cu(II)，Cr(III)和Ni(II)的制备方法。属于材料制备和分离技术领域。特指以通过异丙基黄原酸酯改性普通树脂后获得螯合树脂，并用于对电镀废水中的Cu(II)，Cr(III)和Ni(II)的吸附去除。通过吸附实验研究了此材料的吸附性能。结果表明利用本发明获得的螯合树脂MPR‑IPX具有优越的吸附性能。

Description

一种螯合树脂及其有效去除电镀废水中的重金属的应用
技术领域
本发明涉及一种螯合树脂的制备方法，尤其涉及一种经异丙基黄原酸酯改性，使螯合树脂能吸附电镀废水中的Cu(II)，Cr(III)和Ni(II)的制备方法。属于材料制备和分离技术领域。
背景技术
由于废水中的重金属离子对于设计绿色工业非常重要，因此需要一种更有效的方法从废水中去除废水。迄今为止，已经开发了许多用于处理重金属离子的方法。沉淀法从废水中产生重金属元素沉积物，其缺点是产生大量含重金属的沉积物。为了克服这个问题，开发了吸附方法。这种处理使用的材料吸收废水中的重金属离子，但也会产生二次污染。为避免这种情况，离子交换法广泛用于重金属离子处理。传统上选择二硫代氨基甲酸酯(DTC)作为螯合方法的官能团，因为它可以有效地从废水中去除金属离子，同时它仍然是液体形式。然而，这种方法在将DTC与水分离方面是昂贵的。实质上，上述方法都不足以使工业生产便宜。
现有方法的缺点包括二次污染，难以与水分离，成本高，效率低。因此，这里提出了一种新颖的螯合方法，用于使用新的官能团来克服这些缺点。
发明内容
本发明是通过异丙基黄原酸酯改性后的螯合树脂的制备，并用于对电镀废水中的Cu(II)，Cr(III)和Ni(II)的吸附回收。
本发明的技术方案是：
一种吸附电镀废水中的Cu(II)，Cr(III)和Ni(II)的螯合树脂的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)使用一定量的Cl对普通树脂进行改性，改性后产物称为MPR；
(2)将一定量KOH和一定量异丙醇混合放置在100mL三口圆底烧瓶中冰浴搅拌0.5h；
(3)在氮气保护下，使用逐滴冷凝器向步骤(2)的烧瓶中加入一定量CS2，用橡胶塞密封好后冰水浴搅拌4h；
(4)将步骤(3)获得的混合物在35℃下干燥后用一定量丙酮溶解，过滤后加入一定量二***并在冰箱中过夜；
(5)过滤步骤(4)的混合物后得到亮黄色晶体，用冷***洗涤三次，获得黄原酸异丙酯；
(6)在250mL圆底烧瓶中，将5.0g步骤(1)获得的树脂MPR在150mL乙醇中溶胀；
(7)向步骤(6)的圆底烧瓶中加入一定量黄原酸异丙酯和一定量聚乙酸乙烯酯后，将混合物回流过夜，然后真空过滤；
(8)随后依次用水、甲醇和水洗涤步骤(7)的初产物以除去残留的溶剂和原料；
(9)最后将产物在40℃烘箱干燥3h，得到MPR-IPX。
其中，步骤(1)所述的Cl在树脂中的浓度为5.0-6.0mmol g-1。
其中，步骤(2)所述的KOH投加量为3.8-4.2g，异丙醇的投加量为18-22mL。
其中，步骤(3)所述的CS2的投加量为18-22mL。
其中，步骤(4)所述的丙酮在***中的投加量为28-32mL，二***的投加量为38-42mL。
其中，步骤(7)所述的黄原酸异丙酯的投加量为2.80-2.96g，聚乙酸乙烯酯的投加量为0.95-1.05g。
本发明的技术优点：
(1)聚乙酸乙烯酯具有高粘度并与氯甲基化珠粒和官能团结合。
(2)氯甲基化珠粒是多孔的，刚性的，耐磨损，易于改性，并且具有高表面积。
(3)官能团具有螯合重金属离子的能力。
附图说明
图1.MPR和MPR-IPX的傅里叶变换红外(FTIR)谱
图2.MPR和MPR-IPX的SEM图像
具体实施方式
下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。
实施例1：取25.0mmol的Cl对5g树脂进行改性，获得MPR。取3.8g KOH和18mL异丙醇混合放入100mL三口烧瓶中，使用冰水浴搅拌0.5h混合均匀。然后在氮气保护下，用逐滴冷凝器向烧瓶中加入18mL CS2，用橡胶塞密封后冰水浴搅拌4h。将混合物置于35℃下干燥后再用28mL丙酮溶解，过滤后加入38mL二***在冰箱中过夜。过滤混合物后得到亮黄色晶体，用冷***洗涤三次后获得黄原酸异丙酯。去250mL圆底烧瓶，将5g树脂和150mL乙醇加入进烧瓶，使树脂溶胀，随后加入2.8g黄原酸异丙酯和0.95g聚乙酸乙烯酯，使混合物回流过夜，然后真空过滤，随后依次用水、甲醇和水进行洗涤去除残留的溶剂和原料。
实施例2：取27.5mmol的Cl对5g树脂进行改性，获得MPR。取4.0g KOH和20mL异丙醇混合放入100mL三口烧瓶中，使用冰水浴搅拌0.5h混合均匀。然后在氮气保护下，用逐滴冷凝器向烧瓶中加入20mL CS2，用橡胶塞密封后冰水浴搅拌4h。将混合物置于35℃下干燥后再用30mL丙酮溶解，过滤后加入40mL二***在冰箱中过夜。过滤混合物后得到亮黄色晶体，用冷***洗涤三次后获得黄原酸异丙酯。去250mL圆底烧瓶，将5g树脂和150mL乙醇加入进烧瓶，使树脂溶胀，随后加入2.88g黄原酸异丙酯和1.0g聚乙酸乙烯酯，使混合物回流过夜，然后真空过滤，随后依次用水、甲醇和水进行洗涤去除残留的溶剂和原料。
实施例3：取30mmol的Cl对5g树脂进行改性，获得MPR。取4.2g KOH和22mL异丙醇混合放入100mL三口烧瓶中，使用冰水浴搅拌0.5h混合均匀。然后在氮气保护下，用逐滴冷凝器向烧瓶中加入22mL CS2，用橡胶塞密封后冰水浴搅拌4h。将混合物置于35℃下干燥后再用32mL丙酮溶解，过滤后加入42mL二***在冰箱中过夜。过滤混合物后得到亮黄色晶体，用冷***洗涤三次后获得黄原酸异丙酯。去250mL圆底烧瓶，将5g树脂和150mL乙醇加入进烧瓶，使树脂溶胀，随后加入2.96g黄原酸异丙酯和1.05g聚乙酸乙烯酯，使混合物回流过夜，然后真空过滤，随后依次用水、甲醇和水进行洗涤去除残留的溶剂和原料。
由图1可知，MPR与相应的MPR-IPX树脂的FTIR光谱的比较显示在～1189和1070cm-1处的峰值增加，这些峰值分别指定为C＝S基团的拉伸振动和CS官能团的振动，这证实了异丙基黄原酸酯成功地改性到氯甲基化球的表面上。
由图2可知，MPR-IPX树脂的SEM图像也表明官能团与MPR树脂的连接，这与FTIR结果一致。与未改性的MPR树脂的SEM图像相比，MPR-IPX树脂的SEM图像显示出更不规则的表面，具有凹陷，表明另外的结构改变。
吸附实验表明，来自MPR-IPX树脂处理的混合Cu2+，Cr3+和Ni2+溶液(均为2.5ppm)中的最终Cu2+浓度随着pH的增加而降低。从pH＝4,5,7和10开始，最终的IPX树脂的Cu2+浓度分别为1.6,0.9,0.8和0.2ppm，均较高比标准的0.2ppm浓度。当pH<10时，来自IPX的最终浓度高于标准的0.2-ppm浓度，但是在pH＝10时，来自IPX的混合离子溶液中的最终Cu2+浓度等于标准浓度。
MPR-IPX树脂的来自混合离子溶液的最终Cr3+浓度随着pH的增加而降低。从pH＝4,5,7和10，IPX树脂的最终Cr3+浓度分别为1.8,1.6,1.5和1.2ppm，均为高于标准的Cr3+浓度。当pH<10时，来自IPX树脂的最终Cr3+浓度高于标准的0.2ppm浓度，而在pH＝10时，来自IPX的最终浓度等于标准浓度。
MPR-IPX树脂的混合离子溶液中的最终Ni2+浓度随着pH的增加而降低。从pH＝4,5,7和10开始，最终的IPX树脂的Ni2+浓度分别为1.3,1.0,0.9和0.1ppm，均较高比标准的0.2ppm浓度。当pH值<10时，IPX树脂的最终浓度高于标准浓度，但在pH＝10时，IPX树脂的最终浓度小于标准浓度。
基于这些结果，MPR-IPX树脂从电镀废水中除去重金属离子的最佳pH值为10。
螯合方法用于从废水中去除重金属离子，例如Cu2+，Cr3+和Ni2+。选择MPR-IPX改性树脂，并检查它的功能性螯合基团。分析了该废水处理方法的化学理论，研究了最大处理效果的条件。此外，还研究了它们在各种pH下从混合离子溶液中除去重金属离子的效率。发现MPR-IPX树脂的螯合与废水处理后允许的标准浓度匹配或更好，这是任何其他方法都没有达到的。

Claims (6)

1.一种吸附电镀废水中的Cu(II)，Cr(III)和Ni(II)的螯合树脂的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)使用一定量的Cl对普通树脂进行改性，改性后产物称为MPR；
(2)将一定量KOH和一定量异丙醇混合放置在100mL三口圆底烧瓶中冰浴搅拌0.5h；
(3)在氮气保护下，使用逐滴冷凝器向步骤(2)的烧瓶中加入一定量CS2，用橡胶塞密封好后冰水浴搅拌4h；
(4)将步骤(3)获得的混合物在35℃下干燥后用一定量丙酮溶解，过滤后加入一定量二***并在冰箱中过夜；
(5)过滤步骤(4)的混合物后得到亮黄色晶体，用冷***洗涤三次，获得黄原酸异丙酯；
(6)在250mL圆底烧瓶中，将5.0g步骤(1)获得的树脂MPR在150mL乙醇中溶胀；
(7)向步骤(6)的圆底烧瓶中加入一定量黄原酸异丙酯和一定量聚乙酸乙烯酯后，将混合物回流过夜，然后真空过滤；
(8)随后依次用水、甲醇和水洗涤步骤(7)的初产物以除去残留的溶剂和原料；
(9)最后将产物在40℃烘箱干燥3h，得到MPR-IPX。
2.根据权利要求1所述的一种吸附电镀废水中的Cu(II)，Cr(III)和Ni(II)的螯合树脂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的Cl在树脂中的浓度为5.0-6.0mmol g-1。
3.根据权利要求1所述的一种吸附电镀废水中的Cu(II)，Cr(III)和Ni(II)的螯合树脂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的KOH投加量为3.8-4.2g，异丙醇的投加量为18-22mL。
4.根据权利要求1所述的一种吸附电镀废水中的Cu(II)，Cr(III)和Ni(II)的螯合树脂的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的CS2的投加量为18-22mL。
5.根据权利要求1所述的一种吸附电镀废水中的Cu(II)，Cr(III)和Ni(II)的螯合树脂的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的丙酮的投加量为28-32mL，二***的投加量为38-42mL。
6.根据权利要求1所述的一种吸附电镀废水中的Cu(II)，Cr(III)和Ni(II)的螯合树脂的制备方法，其特征在于，步骤(7)所述的黄原酸异丙酯的投加量为2.80-2.96g，聚乙酸乙烯酯的投加量为0.95-1.05g。
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