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    IDS金屬螯合型吸附劑廢水除氟應用

    發布時間:2019-2-28 9:28:45  中國污水處理工程網

      申請日2018.08.02

      公開(公告)日2018.12.14

      IPC分類號C02F1/28; B01J20/22; C02F101/14

      摘要

      本發明公開的一種IDS金屬螯合型吸附劑的廢水除氟應用,所述IDS金屬螯合型吸附劑由亞氨基二琥珀酸與金屬離子Mn+配位形成,是一種高穩定性、高吸附量的吸附劑。由于IDS對Mn+的超強配位,使獲得的IDS‑Mn+螯合型吸附劑能夠應用于污水中氟化物的去除,且其在工業污水或生活用水氟化物去除過程中展現出高穩定性和易再生性的顯著優勢,使用時操作簡單,綠色環保,除氟效果顯著。此外,與除氟常用的螯合型功能配體IDA相比,該類吸附劑均表現出更優的效果。本發明在水相體系中氟化物的去除方面有著十分重要的應用價值和意義。

      權利要求書

      1.IDS金屬螯合型吸附劑作為氟化物脫除劑的應用,其特征在于,所述IDS金屬螯合型吸附劑由亞氨基二琥珀酸與金屬離子Mn+配位形成,結構如下式:

      為硬基質或軟基質;R為間隔臂;金屬離子Mn+為Fe3+、Al3+、La3+、Ce4+或Zr4+。

      2.如權利要求1所述的應用,其特征在于,所述硬基質為硅膠;所述軟基質為瓊脂糖、苯乙烯二乙烯苯、脲醛或聚丙烯樹脂。

      3.如權利要求1所述的應用,其特征在于,所述間隔臂為γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、環氧氯丙烷、甲基丙烯酸縮水甘油酯或苯乙烯氯甲基。

      4.IDS金屬螯合型吸附劑在廢水除氟中的應用,其特征在于,所述IDS金屬螯合型吸附劑由亞氨基二琥珀酸與金屬離子Mn+配位形成,結構如下式:

      為硬基質或軟基質;R為間隔臂;金屬離子Mn+為Fe3+、Al3+、La3+、Ce4+或Zr4+。

      5.如權利要求4所述的應用,其特征在于,所述間隔臂為γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、環氧氯丙烷、甲基丙烯酸縮水甘油酯或苯乙烯氯甲基。

      6.如權利要求4所述的應用,其特征在于,所述硬基質為硅膠;所述軟基質為瓊脂糖、苯乙烯二乙烯苯、脲醛或聚丙烯樹脂。

      7.如權利要求4或6所述的應用,其特征在于,含硬基質的IDS金屬螯合型吸附劑用于去除生活用水中的氟化物。

      8.如權利要求4或6所述的應用,其特征在于,含軟基質的IDS金屬螯合型吸附劑用于去除工業廢水中的氟化物。

      9.如權利要求4所述的應用,其特征在于,廢水除氟時,IDS金屬螯合型吸附劑對氟離子的吸附量為0.4mg/g。

      說明書

      一種IDS金屬螯合型吸附劑的廢水除氟應用

      技術領域

      本發明屬于吸附法除氟的技術領域,涉及一種IDS金屬螯合型吸附劑的廢水除氟應用。

      背景技術

      微量氟化物(0.7mg/L)對人體是有益的;然而,高濃度氟(1.5-4.0mg/L)會導致氟斑牙癥;當氟化物濃度大于4.0mg/L時,最終會導致氟骨癥。地下水中高濃度的氟主要來自礦物的自然溶解,即氟磷灰石,螢石和角閃石等。根據世界衛生組織(WHO)的飲用水標準,氟化物的最大污染物水平(MCL)為1.5mg/L。據世界衛生組織估計,地下水的氟化物污染使全球數億人無法使用清潔水。

      氟中毒是一種不可逆轉的疾病,一旦氟化物進入人體,就可直接導致癱瘓性疾病。據報道,飲用水是攝入氟化物的主要來源。世界衛生組織已將飲用水中氟化物的含量限定為1.5mg/L。通過飲用水攝入過量的氟會導致三種形式的氟中毒,即牙齒、骨骼和非骨骼氟中毒。因此,對氟含量超標飲用水的除氟凈化尤為重要。

      目前,去除水中過量氟化物常見的方法有化學沉淀法、離子交換法、電解法和吸附法等。其中吸附法是除去氟化物最有吸引力和選擇性的技術。許多吸附劑已用于去除氟化物,包括活性氧化鋁、活性炭、羥基磷灰石、骨炭、粘土等。

      近期,去除氟化物吸附法的研究主要集中在新型金屬螯合型吸附劑的開發和利用。這類吸附劑是將金屬離子通過多孔硅膠硬基質或樹脂軟基質上的螯合官能團負載到載體材料上。與上述傳統吸附劑相比,金屬螯合型吸附劑對氟化物具有高度的選擇性,強的吸附能力,對環境污染小,且操作簡單。除氟常用的螯合型官能團有:-NH-(CH2COO-)2或-CH2-NH-CH2-PO32-,-SO3H等。其中,-NH-(CH2COO-)2(IDA)屬于氨羧類官能團,由于該官能團與金屬離子的螯合能力適中,因而在除氟應用中存在著吸附量小,去除率低,穩定性差等不足。

      發明內容

      為了克服上述現有技術存在的缺陷,本發明的目的在于提供一種IDS金屬螯合型吸附劑的廢水除氟應用。

      本發明是通過以下技術方案來實現:

      本發明公開了IDS金屬螯合型吸附劑作為氟化物脫除劑的應用,所述IDS金屬螯合型吸附劑由亞氨基二琥珀酸與金屬離子Mn+配位形成,結構如下式:

    為硬基質或軟基質;R為間隔臂;金屬離子Mn+為Fe3+、Al3+、La3+、Ce4+或Zr4+。

      優選地,所述硬基質為硅膠,所述軟基質為瓊脂糖、苯乙烯二乙烯苯、脲醛或聚丙烯樹脂。優選地,所述間隔臂為γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、環氧氯丙烷、甲基丙烯酸縮水甘油酯或苯乙烯氯甲基。

      其中,例舉2種IDS金屬螯合型吸附劑,如:IDS-硅膠金屬螯合型吸附劑的結構如下:

      所述軟基質為瓊脂糖的IDS-瓊脂糖金屬螯合型吸附劑的結構如下:

      本發明還公開了IDS金屬螯合型吸附劑在廢水除氟中的應用,所述IDS金屬螯合型吸附劑與上述描述的結構相同。

      優選地,含硬基質的IDS金屬螯合型吸附劑用于去除生活用水中的氟化物;含軟基質的IDS金屬螯合型吸附劑用于去除工業廢水中的氟化物。

      優選地,廢水除氟時,IDS金屬螯合型吸附劑對氟離子的吸附量為0.4mg/g。

      與現有技術相比,本發明具有以下有益的技術效果:

      本發明采用對金屬離子螯合力超強的-NH-(RCOO-)4,即亞氨基二琥珀酸(IDS)作為螯合型官能團,由于IDS對Mn+的超強配位,使獲得的IDS-Mn+螯合型吸附劑能夠應用于污水中氟化物的去除,且其在工業污水或生活用水氟化物去除過程中展現出高穩定性和易再生性的顯著優勢,使用時操作簡單,綠色環保,除氟效果顯著。

      優選地,硬基質的IDS-Mn+金屬螯合型吸附劑可用于生活用水中過量氟化物的去除;軟基質的IDS-Mn+金屬螯合型吸附劑可用于工業污水中過量氟化物的去除

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