【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废水处理及重金属回收领域，涉及一种核壳型季铵化离子交换树脂吸附剂的制备方法，以及采用该制备方法制得的核壳型季铵化离子交换树脂吸附剂在高效吸附废水中cr(vi)中的应用。
技术介绍
1、工业废水带来的重金属污染问题已成为全球面临的重大环境污染问题之一。这些重金属会对生态系统以及人体健康造成严重的损害，其中以cr(vi)(即六价铬化合物)的毒性最大，它可以通过自然和人为活动进入生态系统，可能引起如过敏反应、免疫系统减弱、肾脏和肝脏损伤、胃溃疡、皮疹、表皮刺激等多种危害健康的症状。cr(vi)容易渗透细胞膜，从而损害细胞的细胞和分子成分，此外它还具有潜在的致癌性和致突变性，从而诱发鼻咽癌和肺癌等癌症，严重威胁人体生命健康。因此，研发一种针对cr(vi)的高效吸附剂对生态系统和人体健康具有重大意义。
2、目前对废水中cr(vi)的处理方法主要有膜过滤法、光催化处理法、电化学处理法、吸附法等。但膜过滤法存在成本过高，能源消耗过大，流量过低，批量处理废水能力差，易造成膜孔污染堵塞等诸多问题；光催化处理法存在处理规模较小，仅限于实验室规模，技术壁垒高等问题；电化学处理法存在设备要求较高，对ph有较高的依赖性，搞投资成本以及需要投入大量的化学试剂如絮凝剂而造成二次污染等等诸多问题，吸附法由于操作简单，经济节约，能够大规模的进行废水处理而被认为是修复废水重金属污染的最佳技术手段之一。然而，传统的吸附剂仍存在着吸附容量低、去除率低、选择性差、再生能力弱、ph适用范围窄等诸多劣势，从而限制了吸附法的应用范围。
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技术实现思路
1、基于上述分析，本专利技术提供了一种高效的去除废水重金属的核壳型季铵化离子交换树脂吸附剂的制备方法，更具体的是以阴离子交换树脂为基底，采用多胺小分子及阳离子聚合物pei和mof共价修饰的吸附材料。本专利技术制备的吸附剂具备优异的cr(vi)去除能力，采用50mg吸附剂即可将体积为50ml，初始浓度为130mg/l的cr(vi)溶液完全去除，且后续吸附剂的回收处理简单，仅需简单的过滤即可将吸附剂与被吸附溶液分离，能够用于大规模工业废水中cr(vi)的处理。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供一种核壳型季铵化离子交换树脂吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)树脂预处理：称取一定量的游离胺型碱性阴离子交换树脂，加入去离子水反复搅拌，重复三次操作；加入酸溶液反复搅拌，用保鲜膜密封，静置24h；将酸处理过的离子交换树脂用去离子水反复清洗至中性，加入碱溶液反复搅拌，用保鲜膜密封，静置24h；对树脂反复进行上述酸碱各处理三次，再进行一次酸处理，最后用去离子水反复清洗至中性，得预处理树脂备用；
5、(2)树脂的多胺化改性：取一定量的二甲胺于250ml的三口烧瓶中，在冰水浴锅中冷却至10℃以下，然后加入2g预处理树脂，再用分液漏斗逐滴滴加环氧氯丙烷，控制滴加时间在2h，温度控制在10-20℃，滴加完毕后加入1.5g的多胺小分子，升温至60-80℃，恒温反应一段时间，将所得的改性树脂用丙酮、乙醇反复清洗，于50℃真空烘箱中充分干燥，得多胺化改性树脂备用；
6、(3)pei的负载：向50ml聚乙烯亚胺(pei)混合溶液中加入1g多胺化改性树脂，超声处理30min，逐滴滴加40ml戊二醛交联剂，于室温下以300rpm搅拌速率反应3h，过滤树脂，用去离子水反复清洗树脂，60℃真空烘箱中干燥24h，得pei负载的树脂备用；
7、(4)mof的负载：取0.1guio-66-nh2于真空烘箱中150℃活化，加入20ml去离子水中，加入0.8g pei负载的树脂，于300rpm的搅拌速率下逐滴滴加0.2ml、25wt％的交联剂，室温下充分反应12h，过滤树脂，用丙酮、去离子水反复清洗数次，置于60℃真空烘箱中干燥24h，得mof负载的树脂备用；
8、(5)季铵化反应：称取10g缩水甘油基三甲基氯化铵于三口烧瓶中，加入140mldmf和去离子水的混合溶液，充分搅拌溶解，取1gmof负载的树脂于三口烧瓶中，升高温度为60-70℃，冷凝回流反应24h，过滤树脂，用热水和甲醇反复清洗，采用去离子水清洗后抽滤烘干，即得核壳型季铵化离子交换树脂吸附剂。
9、进一步地，步骤(1)所述游离胺型碱性阴离子交换树脂粒度为0.2-1mm，所述酸溶液为浓度0.5-3.0mol/l的盐酸或硝酸溶液，碱溶液为浓度0.5-3.0mol/l的naoh溶液；所述酸溶液和碱溶液用量均为游离胺型碱性阴离子交换树脂体积的3-8倍。
10、进一步地，步骤(2)所述环氧氯丙烷与二甲胺摩尔比值为0-2，所述多胺小分子为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中任意一种。
11、进一步地，步骤(3)所述聚乙烯亚胺(pei)混合溶液由如下方法制得：
12、取一定分子量的pei加入溶剂中，混合即得聚乙烯亚胺(pei)混合溶液。
13、进一步地，所述pei的分子量为600da、1800da、3000da、25000da、70000da中任意一种；pei的质量浓度为0.1-5wt％，所述溶剂为甲醇、乙醇、去离子水、dmf中任意一种。
14、进一步地，步骤(3)所述交联剂为1-5wt％的戊二醛溶液。
15、进一步地，步骤(4)所述uio-66-nh2由如下方法制得：
16、取0.102g的2-氨基对苯二甲酸和0.1g的zrcl4溶于12ml的dmf中，搅拌均匀，加入2.2ml的酸于烧杯中并超声处理数分钟，将反应溶液转移至反应釜内并放置在100-150℃的烘箱中反应12-24h，将反应釜取出，自然冷却至室温，依次采用丙酮、甲醇溶液反复清洗离心5次，于80℃真空烘箱中充分干燥24h，即获得uio-66-nh2。
17、进一步地，所述酸为醋酸、甲酸、苯甲酸、盐酸、硝酸中任意一种。
18、进一步地，步骤(4)所述交联剂为1-5wt％的戊二醛。
19、进一步地，步骤(5)所述dmf和去离子水的混合溶液中的dmf与去离子水的体积比值为0-10。
20、本专利技术还公开了一种根据上述任一制备方法制得的核壳型季铵化离子交换树脂吸附剂。
21、本专利技术还公开了一种根据上述核壳型季铵化离子交换树脂吸附剂在吸附废水中cr(vi)的应用。
22、本专利技术技术方案的优点在于：
23、本专利技术采用多胺小分子对阴离子交换树脂进行改性优化，进一步负载富含胺的阳离子聚合物pei和mof于改性后的阴离子交换树脂上，极大丰富了树脂的吸附功能团，能够使吸附剂表面携带更多正电荷从而吸附更多地重金属阴离子，此外富电子的氮能够将有害的cr(vi本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种核壳型季铵化离子交换树脂吸附剂的制备方法，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中：
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
8.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
9.一种根据权利要求1～8所述任一制备方法制得的核壳型季铵化离子交换树脂吸附剂。
10.一种根据权利要求9所述核壳型季铵化离子交换树脂吸附剂在吸附废水中Cr(VI)的应用。
【技术特征摘要】
1.一种核壳型季铵化离子交换树脂吸附剂的制备方法，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
6.根据权利要求5所述的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：盖景刚，武雅各，岳婷，桑可潇，杨子昊，孙义兴，李一博，赵传哲，
申请(专利权)人：四川华造宏材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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