一种利用亚胺基树脂深度净化水体中磷酸根的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用亚胺基树脂深度净化水体中磷酸根的方法，该方法包括：调节含磷水体的pH值；将滤液通过填装亚胺基树脂的吸附塔中，得到深度净化后的水体；所述亚胺基树脂的骨架为聚苯乙烯‑二乙烯苯，骨架上接枝有亚胺基团；当达到吸附泄漏点后，用脱附剂脱附，再进行再生处理。本发明专利技术方法采用以聚苯乙烯‑二乙烯苯为骨架嫁接亚胺基团的树脂作为吸附材料对水体中磷酸根进行深度净化处理，发现在水体值为3.0～10.0时，且共存有高浓度的Cl

【技术实现步骤摘要】
一种利用亚胺基树脂深度净化水体中磷酸根的方法
本专利技术涉及污水处理和资源化回用
，尤其涉及一种利用亚胺基树脂深度净化水体中磷酸根的方法，具体来说是一种利用对磷酸根具有高吸附容量和选择性的亚胺基树脂材料深度净化水体中磷酸根的方法。
技术介绍
磷是所有生物的必需营养素之一，也是人类生命活动和现代农业不可或缺的元素之一。过量磷元素排放到水体会导致严重水体富营养化，破坏生态环境，所以实现对水体中磷元素的深度净化对于水质安全保障具有重要意义。常规的除磷工艺已无法满足日益严格的磷的排放标准，水体中磷的深度处理已成为水污染治理领域的迫切需求。常规的磷处理工艺通常通过物化或者生化方法达到水体中磷的去除，但一般操作成本高，易生成污泥造成二次污染。大量研究表明，固定床吸附是一种高效的污染物净化技术。但水体往往共存有氯离子、硝酸根离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子、硅酸根离子等竞争离子，这就要求吸附材料对磷酸根离子具有较好的吸附选择性。传统的吸附材料包括介孔硅酸盐、沸石、硅藻土、活性炭、阴离子交换树脂等，它们对磷酸根的吸附选择性能并不令人满意。目前，开发对磷酸根具有吸附选择性的材料主要基于分子识别作用、内层络合作用和氢键作用。基于分子识别作用的分子印迹聚合物由于存在功能单体选择和模板去除困难等问题暂未广泛应用于水中磷的去除。近年来开发的金属水合氧化物纳米复合材料(Fe、Zr、Mn和La等)基于内层络合作用对磷酸根离子体现出一定的吸附选择性，但也存在一些问题，如Fe基复合材料在pH＜3的情况下存在Fe溶出情况，导致二次污染，并且水合氧化铁在环境下不稳定易转化成吸附容量较低的赤铁矿；La基吸附剂不易重复再利用等问题。通常情况下，水体中的磷以磷酸氢根/磷酸二氢根的阴离子形态存在，可以作为氢键给体和氢键受体基团与吸附材料形成氢键作用，因此开发仅具有氢键受体功能的功能性材料可实现对水体中磷酸根的选择性吸附。文献检索表明，没有采用亚胺基树脂对磷酸根进行深度净化的方法公开。
技术实现思路
针对于传统水体中磷酸根净化技术存在处理深度低、不稳定、难以再生重复利用等问题，本专利技术提供了一种利用亚胺基树脂深度净化水体中磷酸根的方法，该方法能够在水体共存竞争阴离子Cl-、NO3-、HCO3-、SO42-、SiO32-的浓度远高于目标磷酸根离子情况下，在较广泛的pH值范围下实现对水体磷的深度净化。具体技术方案如下：一种利用亚胺基树脂深度净化水体中磷酸根的方法，包括以下步骤：(1)调节含磷水体的pH值，过滤，得到滤液；(2)将步骤(1)获得的滤液通过填装有亚胺基树脂的吸附塔中，使所述水体中磷酸根被吸附在所述亚胺基树脂上，得到深度净化后的水体；所述亚胺基树脂的骨架为聚苯乙烯-二乙烯苯，骨架上接枝有亚胺基基团；(3)当吸附达到吸附泄漏点后，停止吸附，采用含有NaOH和NaCl的混合水溶液进行脱附，使磷酸根从吸附饱和的亚胺基树脂中脱附出来；再用水冲洗至亚胺基树脂呈中性，进行亚胺基树脂的再生处理。本专利技术采用的亚胺基树脂是在聚苯乙烯多孔树脂的骨架基础上接枝亚胺基团(R'＝N–R”)，其可以和水体磷酸根产生氢键作用，而不与水中其他常见阴离子产生氢键作用，是对水体磷酸根具高效选择性的吸附材料。进一步地，步骤(1)中，所述pH值为3.0～10.0；以磷元素的质量计，所述水体中磷酸根的质量浓度为0.05～50mg/L，水体中其他共存的阴离子质量浓度小于磷酸根质量浓度的500倍。进一步地，所述亚胺基树脂的制备方法，包括：i)将氯球用二氯甲烷溶胀剂进行溶胀处理后，过滤掉溶胀剂，加入含乙二胺和乙醇的混合溶液，在水浴条件下，进行乙二胺接枝反应，过滤掉所述混合溶液后，进行索氏提取，烘干；所述氯球为氯甲基化后的苯乙烯-二乙烯苯树脂；ii)将步骤i)烘干后的树脂置于二氯甲烷溶胀剂中进行二次溶胀，加入无水氯化锌作为催化剂进行傅克反应，反应结束后，进行索氏提取；iii)用超纯水将步骤ii)获得的树脂洗至中性，烘干后，得到亚氨基树脂。进一步地，步骤i)中，所述混合溶液中乙二胺和乙醇的体积比为1:1；所述氯球与混合溶液的质量体积比为1:10～20。进一步地，步骤i)中，所述乙二胺接枝反应的温度为45～55℃，时间为12～24小时。进一步地，步骤ii)中，所述无水氯化锌与氯球的质量比为1:5～8；加入催化剂后，先在90℃下反应2小时后，再升温至110℃反应10小时。进一步地，步骤(3)中，以磷元素的质量计，所述吸附泄漏点为出水中磷酸根的质量浓度＞0.01mg/L。进一步地，步骤(3)中，所述混合水溶液中，NaOH的质量百分比浓度为2～10％，NaCl的质量百分比浓度为2～10％；混合水溶液通过亚胺基树脂时，在15～60℃下，以每小时1～5个树脂层床体积的流速进行再生。进一步地，步骤(2)和(3)采用单塔吸附-脱附或多塔串联吸附-单塔脱附的运行方式。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术方法采用以聚苯乙烯-二乙烯苯为骨架嫁接亚胺基团的树脂作为吸附材料对水体中磷酸根进行深度净化处理，发现在水体值为3.0～10.0时，且共存有高浓度的Cl-、NO3-、HCO3-、SO42-和SiO32-的情况下，仍能使出水的磷酸根含量(以P计)从0.05-50mg/L降低至0.01mg/L以下。(2)本专利技术方法处理量大，吸附材料稳定，可长期使用。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步描述，以下列举的仅是本专利技术的具体实施例，但本专利技术的保护范围不仅限于此。下列实施例中涉及的亚胺基树脂为聚苯乙烯-二乙烯苯结构上含有亚胺基团的树脂的吸附材料，具体制备方法为：i)将一定量的氯球(即氯甲基化后的苯乙烯-二乙烯基苯白球)用纯二氯甲烷试剂溶胀过夜后，过滤掉溶胀剂，加入V(乙二胺)：V(乙醇/DMF)＝1：1的混合溶液(氯球与混合溶液的质量体积比为1：20)，在50℃水浴下进行乙二胺接枝，反应12h之后，过滤掉混合溶液，进行索氏提取，烘干；ii)将步骤i)烘干后的树脂置于二氯甲烷试剂中进行二次溶胀过夜，之后加入与氯球质量比1:8的无水氯化锌作为催化剂，90℃下反应2h后，再升温至110℃反应10h后，进行索氏提取；最后，用超纯水将获得的树脂洗至中性，烘干后，得到目标的亚氨基树脂。实施例1一种利用亚胺基树脂深度净化水体中磷酸根的方法，具体步骤如下：(1)调节含磷水体(P(V)的浓度为1ppm，Cl-、NO3-、HCO3-、，SO42-、SiO32-的浓度均为100ppm)的pH值调至7.0，过滤，得到滤液；(2)将50mL(约25克)亚胺基树脂装入带夹套的玻璃吸附柱中(Φ32×360mm)，在25±5℃下，以15BV/h的流量将步骤(1)获得的滤液通过含亚胺基树脂床层的吸附柱，处理量约为6500BV，出水P(V)的浓度降低10ppb以下；(3)当吸附达到泄漏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用亚胺基树脂深度净化水体中磷酸根的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)调节含磷水体的pH值，过滤，得到滤液；/n(2)将步骤(1)获得的滤液通过填装有亚胺基树脂的吸附塔中，使所述水体中磷酸根被吸附在所述亚胺基树脂上，得到深度净化后的水体；/n所述亚胺基树脂的骨架为聚苯乙烯-二乙烯苯，骨架上接枝有亚胺基基团；/n(3)当吸附达到吸附泄漏点后，停止吸附，采用含有NaOH和NaCl的混合水溶液进行脱附，使磷酸根从吸附饱和的亚胺基树脂中脱附出来；再用水冲洗至亚胺基树脂呈中性，进行亚胺基树脂的再生处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用亚胺基树脂深度净化水体中磷酸根的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)调节含磷水体的pH值，过滤，得到滤液；
(2)将步骤(1)获得的滤液通过填装有亚胺基树脂的吸附塔中，使所述水体中磷酸根被吸附在所述亚胺基树脂上，得到深度净化后的水体；
所述亚胺基树脂的骨架为聚苯乙烯-二乙烯苯，骨架上接枝有亚胺基基团；
(3)当吸附达到吸附泄漏点后，停止吸附，采用含有NaOH和NaCl的混合水溶液进行脱附，使磷酸根从吸附饱和的亚胺基树脂中脱附出来；再用水冲洗至亚胺基树脂呈中性，进行亚胺基树脂的再生处理。


2.如权利要求1所述的利用亚胺基树脂深度净化水体中磷酸根的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述pH值为3.0～10.0；以磷元素的质量计，所述水体中磷酸根的质量浓度为0.05～50mg/L，水体中其他共存的阴离子质量浓度小于磷酸根质量浓度的500倍。


3.如权利要求1所述的利用亚胺基树脂深度净化水体中磷酸根的方法，其特征在于，所述亚胺基树脂的制备方法，包括：
i)将氯球用二氯甲烷溶胀剂进行溶胀处理后，过滤掉溶胀剂，加入含乙二胺和乙醇的混合溶液，在水浴条件下，进行乙二胺接枝反应，过滤掉所述混合溶液后，进行索氏提取，烘干；所述氯球为氯甲基化后的聚苯乙烯-二乙烯苯树脂；
ii)将步骤i)烘干后的树脂置于二氯甲烷溶胀剂中进行二次溶胀，加入无水氯化锌作为催化剂进行傅克反应，反应结束后，进行索氏提取；
iii)用纯水将步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘丙军，廖雪，陈都，王楼，李佳锋，周丽佳，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33