CN110804111A - 一种除氟高分子材料、其合成方法及其在市政水处理中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种除氟高分子材料、其合成方法及其在市政水处理中的应用,将氨基羧酸树脂装入离子交换层析柱内,加入盐酸溶液后用纯水洗至中性,再加入氢氧化钠溶液,用纯水洗至pH中性,得到钠型高分子材料基体;将ALCL3溶液过柱得到的钠型高分子材料基体,用纯水洗至pH为6~7,得到铝型改性的除氟高分子材料。本发明制备的的改性除氟高分子材料可深度去除市政水中低含量的氟离子,使氟离子控制在0.5ppm以内,不产生其他污染,且本方法简单易操作,可循环使用。
Description
技术领域
本发明属于高分子分离材料技术领域,具体涉及一种除氟高分子材料、其合成方法及其在市政水处理中的应用。
背景技术
氟广泛存在于自然水体中,人体各组织中都含有氟,但主要积聚在牙齿和骨筋中。适当的氟是人体所必需的,过量的氟对人体有危害,氟化钠对人的致死量为6~12g,饮用水含2.4~5mg/L则可出现氟骨症。世界上有不少地区的地下水或地表水含氟量较高,一般可达2~6mg/L。我国的河北、河南、陕西、甘肃、青海、新疆等地就属于高氟区。人畜长期饮用这种高含氟水会引起慢性中毒。轻者骨质疏松,重者会抽搐、痉挛,甚至会呼吸麻痹而致死。此外还可引起各种皮肤病。因此,对这类高含氟水进行处理,使其达到饮用水的标准,保障人民健康,成为这些地区居民的迫切需要。生活饮用水中氟离子的最高容许浓度为1mg/L,适宜浓度为0.5~1.0mg/L。
目前除氟方法有很多,但主要有化学沉淀法、离子吸附法,化学沉淀法是向水体中加入阳离子与氟离子形成沉淀性化合物以达到去除氟离子的目的,但该方法适用于高含氟废水的应用,因为氟化钙在18℃时与水中的溶解度为16.3mg/L,按氟离子计为7.9mg/L,在此溶解度的氟化钙会形成沉淀物,氟的残留量为10~20mg/L时形成沉淀物的速度会减慢,因此不适用于低浓度含氟废水的处理。
离子吸附法是依靠离子交换树脂与水体中的氟离子进行离子交换作用来去除F-,但前提是水体中不能有别的阴离子进行干扰,因为相对于其他阴离子,氟的原子半径小,F-的选择性靠后,竞争吸附的结果使其对F-的去除效果变差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种除氟高分子材料、其合成方法及其在市政水处理中的应用,该高分子材料对F-具有很高的选择性,不受SO4 2-、Cl-等阴离子的干扰。
一种除氟高分子的合成方法,包括以下步骤:
S1、将氨基羧酸树脂装入离子交换层析柱内,加入盐酸溶液后用纯水洗至近中性,再加入氢氧化钠溶液,用纯水洗至pH中性,得到钠型高分子材料基体;
S2、将ALCL3溶液过柱步骤S1得到的钠型高分子材料基体,用纯水洗至pH为6~7,得到铝型改性的除氟高分子材料。
具体的,步骤S1中,氨基羧酸树脂的交换容量大于等于6mmol/g,粒径为0.315~1.25mm。
具体的,其特征在于,步骤S1中,盐酸的浓度为3~5%,氨基羧酸树脂与盐酸的体积比为1:(1.5~2.5);氢氧化钠的浓度为3%~5%,氨基羧酸树脂与氢氧化钠的体积比为1:(1.5~2.5),流速为1~2BV/h。
具体的,步骤S2中,ALCL3溶液的浓度为5%~20%,过柱流速为1~2BV/h,水洗流速为1~2BV/h。
具体的,步骤S2中,钠型基体与三氯化铝的体积比为1:(3~5)。
本发明的另一个技术方案是,一种除氟高分子材料,根据合成方法制备而成,结构为:
其中,P为树脂白球。
本发明的另一个技术方案是,一种除氟高分子材料在市政水处理中进行深度除氟的方法,包括以下步骤:
S1、将需要处理的pH为6~8的含氟水进行过滤,去除杂质颗粒物,且水样浊度小于5NTU;
S2、将步骤S1中处理后的水样通过离子交换层析柱,离子交换层析柱中装有权利要求1所述合成方法制备的除氟高分子材料;
S3、当步骤S2的流出液出口氟离子含量>0.5ppm时,停止过柱吸附,用3~5BV浓度3~5%盐酸溶液对高分子材料进行解吸,得高浓度氟离子含量溶液;
S4、将步骤S3中树脂用去离子水清洗后,加入氢氧化钠溶液进行转型,得到钠型氨基缩酸树脂;
S5、将步骤S4中树脂用ALCL3溶液进行过柱,完成再生,得到铝型改性高分子有机材料,进行除氟循环使用。
具体的,步骤S2中,水样中氟离子含量为1~10ppm,过柱流速为5~15BV/h。
具体的,步骤S4中,用1~3BV去离子水对树脂进行清洗,氢氧化钠溶液的浓度为3%~5%,用量为1~2BV。
具体的,步骤S5中,ALCL3溶液的浓度为5%~20%,用量为3~5BV,流速为0.5~1BV/h。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明一种除氟高分子材料的合成方法,步骤S1得到钠型高分子材料基体,使其作为金属铝的反应基体,该高分子材料基体为含有较高交换容量的氨基羧酸树脂,机械强度大,物化性能优异,使用寿命强,可长期使用,用盐酸溶液和氢氧化钠溶液对树脂进行充分转型处理,再用3~5倍树脂体积的5%~20%ALCL3溶液进行过柱,用纯水洗至pH为6~7,得到高负载量的铝型改性的除氟高分子材料。
进一步的,氨基羧酸树脂的交换容量在6mmol/g以上,可以提高负载量,粒径为0.315~1.25mm,可以最大限度的提高树脂的产量。
进一步的,氨基羧酸树脂出厂型为钠型,在使用过程中用盐酸和氢氧化钠溶液需对树脂进行彻底再生处理,用量标准为氢离子与钠离子的最大交换容量,实验证明,1.5~2.5倍树脂体积的3%~5%盐酸和3%~5%氢氧化钠溶液即可彻底转型。
进一步的,一般水体中的阳离子以Ca2+、Mg2+、Na+、K+为主,而Al3+相对于低价态的阳离子则具有更高的交换容量,在与钠型氨基羧酸树脂发生交换的过程中,为了保证阳离子被充分的交换,需要调整AlCl3溶液的浓度和交换速度,ALCL3溶液的浓度为5%~20%,过柱流速为1~2BV/h。
进一步的,为了充分的交换氨基磷酸树脂上的Na+,ALCL3溶液的量需过量,经验证,钠型基体与三氯化铝的体积比为1:(3~5)为最佳。
本发明一种除氟高分子材料,是一种载铝氨基羧酸改性高分子材料,表面负载铝离子,可与水中的氟离子进行选择性吸附,且不受SO4 2-、Cl-等阴离子的干扰,可深度去除市政污水中低浓度氟离子,处理后氟离子浓度可降至0.5ppm以下,且高分子材料在达到吸附饱和后,用盐酸溶液进行再生,再生后可循环使用。
本发明一种除氟高分子材料在市政水处理中进行深度除氟的方法,可以选择性深度去除水质中含有的低浓度F-,且不受SO4 2-、Cl-、NO3 -等阴离子的干扰,处理后氟离子浓度可降至0.5ppm以下,完全可应用于市政水处理中低浓度氟离子的去除,且通过此方法制备的除氟材料可更多地交换水体中的氟离子,处理能力加强,且处理效果更为显著,可将氟离子含量降至0.5ppm以下。
进一步的,为了将氟离子浓度降至0.5ppm以下,进入树脂处理***之前,水样中氟离子含量应控制在1~10ppm,过柱流速为5~15BV/h,氟离子可进行深度去除。
进一步的,当处理后氟离子含量>0.5ppm时,停止过柱吸附,用3~5BV浓度3%~5%盐酸溶液对高分子材料进行充分解吸,将树脂上的氟离子完全置换下来,再用1~2BV的氢氧化钠溶液对树脂进行转型,得到钠型氨基磷酸树脂。
进一步的,用3~5BV5%~15%的AlCl3溶液对钠型氨基磷酸树脂进行彻底改性,得到铝型除氟吸附材料。
综上所述,本发明制备的的改性除氟高分子材料可深度去除市政水中低含量的氟离子,使氟离子控制在0.5ppm以内,不产生其他污染,且本方法简单易操作,可循环使用。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1的示意图;
图2为本发明实施例2的示意图;
图3为本发明实施例3的示意图;
图4为本发明实施例4的示意图;
图5为本发明实施例5的示意图。
具体实施方式
本发明一种除氟高分子材料,是一种金属铝型氨基羧酸改性高分子材料,将金属铝离子与氨基羧酸钠型树脂进行离子交换反应,得到含铝高分子有机材料,可与水中的氟离子进行选择性吸附,且不受SO4 2-、Cl-、NO3 -等阴离子的干扰,可深度去除市政污水中低浓度氟离子,处理后氟离子浓度可降至0.5ppm以下,高分子有机材料的吸附能力在5850~9865mg/L,且高分子材料在达到吸附饱和后,用盐酸溶液进行再生,再生后可循环使用,特征结构如下:
其中,P为树脂白球。
合成及应用原理如下:
一种除氟高分子材料的合成方法,先制备氨基羧酸钠型树脂;然后铝型改性高分子材料的制备,具体过程如下:
S1、氨基羧酸钠型树脂的制备;
选择交换容量在6mmol/g以上、粒径0.315~1.25mm的氨基羧酸树脂,装入离子交换层析柱内,加入2倍树脂体积浓度4%的盐酸溶液,调节流速为1BV/h,再用纯水洗至近中性,再加入2倍树脂体积为4%的氢氧化钠溶液,调节流速为1BV/h,最后用纯水洗至pH近中性,得钠型高分子材料基体。
S2、铝型改性高分子材料的制备。
配制浓度5%~20%的ALCL3溶液并过柱步骤S1中的高分子材料基体,调节过柱流速为1~2BV/h,再用纯水洗至pH为6~7,水洗流速为1~2BV/h,得铝型改性高分子材料。
AL3+与Na+进行离子交换反应,钠型基体与三氯化铝的体积比为1:(3~5)。
一种除氟高分子材料在市政水处理中的应用,包括以下步骤:
S1、将需要处理的pH近中性的含氟水进行过滤,去除杂质颗粒物,且水样浊度小于5NTU;
S2、将步骤S1中处理后的氟离子含量为1~10ppm的水样以5~15BV/h的流速通过离子交换层析柱,离子交换层析柱中装有一定量的铝型改性高分子有机材料,当水体流经层析柱时,水中的氟离子被交换到高分子材料上,以达到氟离子去除的目的;
S3、当步骤S2的流出液出口氟离子含量>0.5ppm时,停止过柱吸附,用4BV浓度4%盐酸溶液对高分子材料进行解吸,得高浓度氟离子含量溶液;解析液中含有HF、AlCl3,可进行化学除氟,即加入适量沉淀剂Ca(OH)2,生成CaF2沉淀等可对氟进行有效去除;
S4、将步骤S3中树脂用2BV去离子水清洗后,加入1.5BV4%氢氧化钠溶液进行转型,得到钠型氨基缩酸树脂;
S5、将步骤S4中树脂用4BV浓度10%的ALCL3溶液进行过柱,流速为1BV/h,流出液中含有Al3+,此部分水样进入高浓度化学除氟***,再生完成,得到铝型改性高分子有机材料,可进行除氟循环使用。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
LSF-02铝型改性高分子有机材料的合成及在市政水处理中深度除氟的效果
1)氨基羧酸钠型树脂的制备
选择一定量的交换容量在6mmol/g以上、粒径0.315~1.25mm的氨基羧酸树脂,装入离子交换层析柱内,加入2倍树脂体积浓度为3%的盐酸溶液,调节流速为1BV/h,再用纯水洗至近中性,再加入2倍树脂体积为3%的氢氧化钠溶液,调节流速为1BV/h,最后用纯水洗至pH近中性,得钠型高分子材料基体。
2)铝型改性高分子材料的制备
配制5%的ALCL3溶液并过柱1)中的钠型高分子材料基体,调节过柱流速为1BV/h,用量为4BV,再用纯水洗至pH为6~7,水洗流速为2BV/h,得铝型改性高分子材料。
3)水样预处理及过柱吸附
实验室模拟水样指标:F-含量9.3ppm,SO4 2-含量150ppm,NO3 -含量20ppm,CL-含量50ppm。将需要处理的pH近中性的水样进行过滤,去除杂质颗粒物,再将处理后的水样以3BV/h的流速通过离子交换层析柱,当流出液出口氟离子含量>0.5ppm时,停止过柱吸附,处理倍数为650BV。
4)改性高分子有机材料脱附再生
用2BV浓度4%盐酸溶液对高分子材料进行解吸,再用2BV去离子水清洗后,加入1.5BV4%氢氧化钠溶液进行转型,得到钠型氨基缩酸树脂,钠型基体与三氯化铝的体积比为1:5。最后用4BV浓度5%ALCL3溶液进行过柱,流速为1BV/h,纯水洗至近中性后再生完成,继续周期性试验验证。第二周期当出口氟离子含量≥0.5ppm时,处理倍数485BV,高分子材料脱附采用3BV浓度4%盐酸溶液对高分子材料进行解吸,其他同上。第三周期处理倍数为550BV,第四周期采用浓度4BV浓度为4%盐酸溶液对高分子材料进行解吸,第四周期处理倍数为645BV,第五周期重复第四周期脱附方案,处理倍数655BV。高分子有机材料的处理能力在进行到5个周期后并未出现衰减,如图1所示。
因此,高分子有机材料脱附优选用量为4BV的浓度为4%的盐酸溶液。
实施例2
LSF-02铝型改性高分子有机材料的合成及在市政水处理中深度除氟的效果
1)氨基羧酸钠型树脂的制备
选择一定量的交换容量在6mmol/g以上、粒径0.315~1.25mm的氨基羧酸树脂,装入离子交换层析柱内,加入1.5倍树脂体积浓度为4%的盐酸溶液,调节流速为2BV/h,再用纯水洗至近中性,再加入1.5倍树脂体积为4%的氢氧化钠溶液,调节流速为2BV/h,最后用纯水洗至pH近中性,得钠型高分子材料基体。
2)铝型改性高分子材料的制备
配制10%的ALCL3溶液并过柱1)中的钠型高分子材料基体,调节过柱流速为2BV/h,用量为4BV,再用纯水洗至pH为6~7,水洗流速为1BV/h,得铝型改性高分子材料。
3)水样预处理及过柱吸附
实验室模拟水样指标:F-含量9.3ppm,SO4 2-含量150ppm,NO3 -含量20ppm,CL-含量50ppm。将需要处理的pH近中性的水样进行过滤,去除杂质颗粒物,再将处理后的水样以3BV/h的流速通过离子交换层析柱,当流出液出口氟离子含量>0.5ppm时,停止过柱吸附,处理倍数为650BV。
4)改性高分子有机材料脱附再生
用4BV浓度4%盐酸溶液对高分子材料进行解吸,再用2BV去离子水清洗后,加入1.5BV4%氢氧化钠溶液进行转型,得到钠型氨基缩酸树脂,钠型基体与三氯化铝的体积比为1:4。最后用4BV浓度10%ALCL3溶液进行过柱,流速为1BV/h,纯水洗至近中性后再生完成,继续周期性试验验证。第二周期当出口氟离子含量≥0.5ppm时,处理倍数980BV;第三周期处理倍数为972BV,第四周期处理倍数为975BV,处理能力在进行到3个周期后也未出现衰减,如图2所示。
实施例3
LSF-02铝型改性高分子有机材料的合成及在市政水处理中深度除氟的效果
1)氨基羧酸钠型树脂的制备
选择一定量的交换容量在6mmol/g以上、粒径0.315~1.25mm的氨基羧酸树脂,装入离子交换层析柱内,加入2.5倍树脂体积浓度为5%的盐酸溶液,调节流速为1BV/h,再用纯水洗至近中性,再加入2.5倍树脂体积为5%的氢氧化钠溶液,调节流速为1BV/h,最后用纯水洗至pH近中性,得钠型高分子材料基体。
2)铝型改性高分子材料的制备
配制15%的ALCL3溶液并过柱1)中的钠型高分子材料基体,调节过柱流速为1BV/h,用量为4BV,再用纯水洗至pH为6~7,水洗流速为2BV/h,得铝型改性高分子材料。
3)水样预处理及过柱吸附
实验室模拟水样指标:F-含量9.3ppm,SO4 2-含量150ppm,NO3 -含量20ppm,CL-含量50ppm。将需要处理的pH近中性的水样进行过滤,去除杂质颗粒物,再将处理后的水样以5BV/h的流速通过离子交换层析柱,当流出液出口氟离子含量>0.5ppm时,停止过柱吸附,处理倍数为974BV。
4)改性高分子有机材料脱附再生
用4BV浓度4%盐酸溶液对高分子材料进行解吸,再用2BV去离子水清洗后,加入1.5BV4%氢氧化钠溶液进行转型,得到钠型氨基缩酸树脂,钠型基体与三氯化铝的体积比为1:3。最后用4BV浓度10%ALCL3溶液进行过柱,流速为1BV/h,纯水洗至近中性后再生完成,继续周期性试验验证。第二周期当出口氟离子含量≥0.5ppm时,处理倍数975BV;第三周期处理倍数为982BV,第四周期处理倍数为976BV,处理能力在进行到4个周期后也未出现衰减,如图3所示。
相较于实施例2,实施例3将处理流速调至5BV/h,吸附能力相较于流速为3BV/h时,并未出现明显的衰减。
实施例4
LSF-02铝型改性高分子有机材料的合成及在市政水处理中深度除氟的效果
1)氨基羧酸钠型树脂的制备
选择一定量的交换容量在6mmol/g以上、粒径0.315~1.25mm的氨基羧酸树脂,装入离子交换层析柱内,加入2倍树脂体积浓度为4%的盐酸溶液,调节流速为2BV/h,再用纯水洗至近中性,再加入2倍树脂体积为4%的氢氧化钠溶液,调节流速为2BV/h,最后用纯水洗至pH近中性,得钠型高分子材料基体。
2)铝型改性高分子材料的制备
配制18%的ALCL3溶液并过柱1)中的钠型高分子材料基体,调节过柱流速为2BV/h,用量为4BV,再用纯水洗至pH为6~7,水洗流速为1BV/h,得铝型改性高分子材料。
3)水样预处理及过柱吸附
实验室模拟水样指标:F-含量9.3ppm,SO4 2-含量150ppm,NO3 -含量20ppm,CL-含量50ppm。将需要处理的pH近中性的水样进行过滤,去除杂质颗粒物,再将处理后的水样以10BV/h的流速通过离子交换层析柱,当流出液出口氟离子含量>0.5ppm时,停止过柱吸附,处理倍数为965BV。
4)改性高分子有机材料脱附再生
用4BV浓度4%盐酸溶液对高分子材料进行解吸,再用2BV去离子水清洗后,加入1.5BV4%氢氧化钠溶液进行转型,得到钠型氨基缩酸树脂,钠型基体与三氯化铝的体积比为1:4。最后用4BV浓度10%ALCL3溶液进行过柱,流速为1BV/h,纯水洗至近中性后再生完成,继续周期性试验验证。第二周期当出口氟离子含量≥0.5ppm时,处理倍数962BV;第三周期处理倍数为955BV,第四周期处理倍数为960BV,处理能力在进行到4个周期后也未出现衰减。将吸附流速调至15BV/h时,第5周期处理倍数为910BV,如图4所示。
相较于实施例2,实施例3将处理流速调至10BV/h,吸附能力相较于流速为5BV/h时,下降了2%左右,并未出现明显的衰减。处理流速调至15BV/h时,处理倍数为890BV,下降9%,考虑到水量大小、经济投资及效果分析,优选流速为10BV/h。
实施例5
LSF-02铝型改性高分子有机材料的合成及在市政水处理中深度除氟的效果
1)氨基羧酸钠型树脂的制备
选择一定量的交换容量在6.5mmol/g以上、粒径范围为0.315~1.25mm的氨基羧酸树脂,装入离子交换层析柱内,加入2倍树脂体积浓度为3%的盐酸溶液,调节流速为1BV/h,再用纯水洗至近中性,再加入2倍树脂体积为3%的氢氧化钠溶液,调节流速为1BV/h,最后用纯水洗至pH近中性,得钠型高分子材料基体。
2)铝型改性高分子材料的制备
配制20%的ALCL3溶液并过柱1)中的钠型高分子材料基体,调节过柱流速为1BV/h,用量为4BV,再用纯水洗至pH为6~7,水洗流速为2BV/h,得铝型改性高分子材料。
3)水样预处理及过柱吸附
实验室模拟水样指标:F-含量9.3ppm,SO4 2-含量150ppm,NO3 -含量20ppm,CL-含量50ppm。将需要处理的pH近中性的水样进行过滤,去除杂质颗粒物,再将处理后的水样以10BV/h的流速通过离子交换层析柱,当流出液出口氟离子含量>0.5ppm时,停止过柱吸附,处理倍数为1060BV。
4)改性高分子有机材料脱附再生
用4BV浓度4%盐酸溶液对高分子材料进行解吸,再用2BV去离子水清洗后,加入1.5BV4%氢氧化钠溶液进行转型,得到钠型氨基缩酸树脂,钠型基体与三氯化铝的体积比为1:5,最后用4BV浓度10%ALCL3溶液进行过柱,流速为1BV/h,纯水洗至近中性后再生完成,继续周期性试验验证。第二周期当出口氟离子含量≥0.5ppm时,处理倍数1045BV;第三周期处理倍数为1058BV,高分子有机材料的处理能力在进行到3个周期后并未出现衰减,如图5所示。
因此,铝型改性高分子有机材料选择交换容量在6.5mmol/g以上的氨基羧酸树脂比交换容量在6.0mmol/g以上,在除氟效果上能提高8%左右。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种除氟高分子的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将氨基羧酸树脂装入离子交换层析柱内,加入盐酸溶液后用纯水洗至近中性,再加入氢氧化钠溶液,用纯水洗至pH中性,得到钠型高分子材料基体;
S2、将ALCL3溶液过柱步骤S1得到的钠型高分子材料基体,用纯水洗至pH为6~7,得到铝型改性的除氟高分子材料。
2.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,步骤S1中,氨基羧酸树脂的交换容量大于等于6mmol/g,粒径为0.315~1.25mm。
3.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,步骤S1中,盐酸的浓度为3~5%,氨基羧酸树脂与盐酸的体积比为1:(1.5~2.5);氢氧化钠的浓度为3%~5%,氨基羧酸树脂与氢氧化钠的体积比为1:(1.5~2.5),流速为1~2BV/h。
4.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,步骤S2中,ALCL3溶液的浓度为5%~20%,过柱流速为1~2BV/h,水洗流速为1~2BV/h。
5.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,步骤S2中,钠型基体与三氯化铝的体积比为1:(3~5)。
6.一种除氟高分子材料,其特征在于,根据权利要求1所述的合成方法制备而成,结构为:
其中,P为树脂白球。
7.一种除氟高分子材料在市政水处理中进行深度除氟的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将需要处理的pH为6~8的含氟水进行过滤,去除杂质颗粒物,且水样浊度小于5NTU;
S2、将步骤S1中处理后的水样通过离子交换层析柱,离子交换层析柱中装有权利要求1所述合成方法制备的除氟高分子材料;
S3、当步骤S2的流出液出口氟离子含量>0.5ppm时,停止过柱吸附,用3~5BV浓度3~5%盐酸溶液对高分子材料进行解吸,得高浓度氟离子含量溶液;
S4、将步骤S3中树脂用去离子水清洗后,加入氢氧化钠溶液进行转型,得到钠型氨基缩酸树脂;
S5、将步骤S4中树脂用ALCL3溶液进行过柱,完成再生,得到铝型改性高分子有机材料,进行除氟循环使用。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤S2中,水样中氟离子含量为1~10ppm,过柱流速为5~15BV/h。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤S4中,用1~3BV去离子水对树脂进行清洗,氢氧化钠溶液的浓度为3%~5%,用量为1~2BV。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤S5中,ALCL3溶液的浓度为5%~20%,用量为3~5BV树脂体积,流速为0.5~1BV/h。
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN113003650A (zh) * | 2021-04-17 | 2021-06-22 | 江苏国创新材料研究中心有限公司 | 一种高效除氟树脂的制备方法及其工艺 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104907108A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-16 | 安徽皖东树脂科技有限公司 | 一种阴离子交换树脂的预处理方法 |
CN105562126A (zh) * | 2016-02-23 | 2016-05-11 | 谱赛科(江西)生物技术有限公司 | 一种阴离子交换树脂的再生方法 |
CN105980045A (zh) * | 2014-02-07 | 2016-09-28 | 朗盛德国有限责任公司 | 新颖的铝掺杂的、含有亚氨基二乙酸基团的螯合树脂 |
CN107986374A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-04 | 北京科技大学 | 生物吸附材料与树脂基复合材料协同脱除水中氟的方法 |
CN108996598A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-14 | 西北大学 | 一种双官能团金属螯合型树脂吸附剂的废水除氟应用 |
CN110104733A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-08-09 | 湖南中金岭南康盟环保科技有限公司 | 一种含氟废水的处理方法 |
-
2019
- 2019-11-05 CN CN201911072296.7A patent/CN110804111A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105980045A (zh) * | 2014-02-07 | 2016-09-28 | 朗盛德国有限责任公司 | 新颖的铝掺杂的、含有亚氨基二乙酸基团的螯合树脂 |
CN104907108A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-16 | 安徽皖东树脂科技有限公司 | 一种阴离子交换树脂的预处理方法 |
CN105562126A (zh) * | 2016-02-23 | 2016-05-11 | 谱赛科(江西)生物技术有限公司 | 一种阴离子交换树脂的再生方法 |
CN107986374A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-04 | 北京科技大学 | 生物吸附材料与树脂基复合材料协同脱除水中氟的方法 |
CN108996598A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-14 | 西北大学 | 一种双官能团金属螯合型树脂吸附剂的废水除氟应用 |
CN110104733A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-08-09 | 湖南中金岭南康盟环保科技有限公司 | 一种含氟废水的处理方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
SUBBAIAH MUTHU PRABHU, ET AL.: "Effect of metal ions loaded onto iminodiacetic acid functionalized cation exchange resin for selective fluoride removal", 《DESALINATION AND WATER TREATMENT》 * |
王世阳 等: "Zr(Ⅳ)改性氨基羧酸螯合树脂除氟性能研究", 《中国化学会第18届反应性高分子学术研讨会》 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113003650A (zh) * | 2021-04-17 | 2021-06-22 | 江苏国创新材料研究中心有限公司 | 一种高效除氟树脂的制备方法及其工艺 |
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