本发明专利技术提供的金属掺杂高分子材料，由母体聚合物、亲水基团和掺杂于母体聚合物上的过渡金属离子构成；所述母体聚合物为含-C＝C-的与含-C＝C-…-C＝C-的有机化合物聚合而成，含-C＝C-的有机化合物中C的数量为2～10；含-C＝C-…-C＝C-的有机化合物中C的数量为4～15；亲水基团为磺酸基、氰基、叔胺基、季铵基或羟基中的一种或几种；过渡金属离子为Ti、V、Cr、Fe、Cu、Ni或Zn的离子。过渡金属离子可与水中氨氮形成相对稳定的类络合物，从而达到去除水中氨氮的目的。使用本发明专利技术的金属掺杂高分子材料对污水中氨氮的吸附选择性强，吸附量大，出水氨氮的浓度低于10ppm；再生方便，工艺简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对含氨氮废水的除氨氮技术，具体涉及一种用作除氨氮的金属掺杂高分子材料，该高分子材料的制备方法以及该高分子材料在除氨氮中的应用。
技术介绍
含氨氮废水存在于许多工业废水中，特别是钢铁、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料等生产过程。氨氮是指水中以游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)形式存在的氮。氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生。水中的氨氮可以在一定条件下转化成亚硝酸盐，如果长期饮用，水中的亚硝酸盐将和蛋白质结合形成亚硝胺，这是一种强致癌物质。氨氮中的游离氨对水生物起危害作用非常大，并随碱性的增强而增大。会导致鱼类死亡。常见的除氨氮的方法有化学沉淀法，膜过滤法，氨吹脱-汽提法，折点氯化法，生物脱氮法，吸附法等。化学沉淀法，处理高浓度氨氮效果较好，但是出水不能达到国家排放标准，需要使用MgO和H3PO4作为沉淀剂，消耗比较大，成本高，并且生成的沉淀物MgNH4PO4 没有经济价值，产生二次污染；膜过滤法需要较大的水压，因而设备和基建成本较高；氨吹脱-汽提法流程简单，运行费用低，但是对于PH低于10. 5的氨氮废水效果比较差，而且容易生成水垢，造成严重的操作问题；折点氯化法在处理高浓度氨氮成本非常高；生物脱氮法包括生物硝化和生物反硝化法，占地面积大、低温时效率低、易受有毒物质影响且运行管理比较麻烦。吸附法的主要有离子交换树脂，活性炭和沸石吸附法，虽然吸油效果良好，但离子交换树脂和活性炭对于氨氮没有选择性，因此吸附量小，化学效率低；沸石虽然对氨氮有一定的选择性，但是同样的问题是，吸附量小，且不适用于高浓度氨氮废水。专利技术内容本专利技术解决的问题在于提供一种金属掺杂高分子材料，使用其进行吸附除氨氮， 去除率高。本专利技术还提供了由该金属掺杂高分子材料的制备方法以及该高分子材料在除氨氮中的应用。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为—种金属掺杂高分子材料，由母体聚合物、位于母体聚合物上的亲水基团和掺杂于母体聚合物上的过渡金属离子构成；所述母体聚合物为含-C = C-的有机化合物与含-C = C——C = C-的有机化合物聚合而成，所述含-C = C-的有机化合物中C的数量为2 10 ；所述含-C = C——C = C-的有机化合物中C的数量为4 15 ；所述亲水基团为磺酸基、氰基、叔胺基、季铵基或羟基中的一种或几种；所述过渡金属离子为Ti、V、Cr、Fe、Cu、Ni或Si的离子。作为优选，所述含-C = C-的有机化合物为乙烯、丙烯、丁烯、戊稀、己稀、异丁烯、异戊稀、异己烯、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸，丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。作为优选，所述含-C = C-…-C = C-的有机化合物为二丁烯，二戊烯，异戊二烯， 二己烯，异己二烯，二乙烯苯，双戊烯，二乙二醇二乙烯基醚，别罗勒烯中的一种或几种。一种金属掺杂高分子材料的制备方法，包括以下步骤a、将包含水、分散剂和助分散剂的水相和包含所述-C = C-的有机化合物、含-C =C-…-C = C-的有机化合物和引发剂的油相混合，并加入制孔剂，进行悬浮聚合，制成母体聚合物，所述水相含有的重量比成分为水分散剂助分散剂=800 1000 0. 5 3.0 0.05 0.2，所述油相含有的重量比成分为含-C = C-的有机化合物含-C =C-----C = C-的有机化合物引发剂=0. 75 0. 98 0. 02 0. 25 0. 003 0. 01，油相与水相的重量比为1 4 6，所述制孔剂的重量占水相和油相重量之和的10% 20%;b、对步骤a的母体聚合物使用胺化剂进行胺化或用磺化剂进行磺化；C、在室温下，将过渡金属的化合物配制成溶液，将该溶液流经步骤b的产物，进行动态金属掺杂。作为优选，所述a中悬浮聚合具体为将各成分加入反应釜中，向反应釜中通入压缩空气或氮气，使反应釜中压力保持在表压小于等于0. 5MPa的正压状态下，升温至70°C 90°C，保温2小时 M小时，再升温至100°C 150°C，保温4小时 36小时，然后水洗、干燥、筛分，收集粒度为0. 2mm 1. 35mm的球状母体聚合物。作为优选，所述a中的分散剂为无机分散剂或有机分散剂中的一种或两种，所述无机分散剂为硅酸盐、碳酸盐或磷酸盐中的一种或几种，所述有机分散剂为聚乙烯醇、明胶、羧甲基纤维素或聚丙烯酸盐中的一种几种。作为优选，所述a中的助分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基苯磺酸钠、石油磺酸钙、石油磺酸钠或硬脂酸钡中的一种或几种。作为优选，所述a中的引发剂为有机过氧化合物、无机过氧化合物或偶氮化合物中的一种或几种。作为优选，所述引发剂为过氧化二酰类、过氧化二烷类、过氧化酯类、偶氮二异丁腈或过硫酸盐。作为优选，所述a中的制孔剂为石蜡、硫酸镁、碳酸钠、明胶或甘油中的一种或几种。作为优选，所述b中所述胺化具体为将步骤a得到的母体聚合物与氯甲基化试剂反应，引入氯甲基，再将产物与胺化剂进行胺化反应。作为优选，所述胺化剂为三甲胺。作为优选，所述b中磺化剂为三氧化硫、质量浓度大于60%的硫酸、氯磺酸或氨基磺酸中的一种或几种。作为优选，所述b中对步骤a的母体聚合物进行胺化后再进行碱洗，或者对步骤a 的母体聚合物进行磺化后再进行酸洗。作为优选，所述c中过渡金属的化合物配制成的溶液的质量体积百分比浓度为 10% 60%。作为优选，所述c中过渡金属的化合物配制成的溶液以5BV/h 30BV/h的流速流经步骤b的产物，进行动态金属掺杂。作为优选，所述过渡金属的化合物为所述过渡金属的硝酸盐、氯化物或硫酸盐，所述过渡金属为Ti、V、Cr、Fe、Cu、Ni或Si。一种使用权利要求1至3任一项所述的金属掺杂高分子材料对含氨氮污水的除氨氮的方法，包括以下步骤①、将所述金属掺杂高分子材料填充入容器中；②、将含氨氮污水pH调节至9 12，然后使含氨氮污水通过填充了所述金属掺杂高分子材料的容器；③、当从容器中流出的污水的氨氮含量超过要求时，使稀硫酸流经该容器，对所述金属掺杂高分子材料进行再生。作为优选，所述②中，含氨氮污水通过所述容器的温度为10°C 80°C，所诉含氨氮污水流速为2BV/h 30BV/h。作为优选，所述③中稀硫酸的体积百分比浓度为5% 20%。本专利技术提供金属掺杂高分子材料用于去除污水中的氨氮，这是基于过渡金属对水中氨氮的特定的吸附性能。水中氨氮以NH3或者NH4+的形式存在，其为富电子分子或者离子，而过渡金属在溶液中会电解产生具有空的电子轨道的金属离子，在适合的PH时，其可以和溶液中富电子的NH3或者NH4+具有强大的亲和力，通过共价健化学吸附、静电吸附和离子交换吸附等作用形成相对稳定的类络合物，从而达到去除水中氨氮的目的。使用本专利技术的金属掺杂高分子材料对污水中氨氮的吸附选择性强，吸附量大，出水氨氮的浓度低于 IOppm;再生方便，工艺简单。具体实施例方式为了进一步了解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术提供的一种金属掺杂高分子材料由母体聚合物、位于母体聚合物上的亲水基团和掺杂于母体聚合物上的过渡金属离子构成，母体聚合物本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王颖华，
申请(专利权)人：王颖华，
类型：发明
国别省市：
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