[发明专利]砷选择性树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及可用来从含砷的水中除去砷的树脂的制备方法。

背景技术

水中所含的砷主要是砷酸盐或亚砷酸盐的形式，它们都具有极高的毒性。 人们报道了许多用来处理水以除去各种含砷离子的树脂，包括加载了金属的树 脂。例如，在美国公开第2005/0205495号中报道了使用加载了沉淀的Fe(III)的 阴离子交换树脂去除含砷离子。然而，本申请揭示了一种制备这样的树脂的改 进的方法。

本发明所解决的问题是提供一种改进的方法，以制备用来从水中除去砷的 加载了金属的树脂。

发明内容

本发明涉及一种制备加载了两性金属离子的水合氧化物的树脂的方法；所 述方法包括以下步骤：(a)将所述树脂与至少2个柱床体积(bed volumn)的包含所 述两性金属离子的盐的水溶液相混合，所述金属离子的浓度至少为8％；(b)从 树脂中排掉多余的液体；(c)在监控着pH值的同时，以足够的速率加入至少0.3 个柱床体积的碱金属氢氧化物水溶液，使得液相的pH值在20分钟内升到4以上， 所述碱金属氢氧化物水溶液中碱金属氢氧化物的浓度至少为3％；(d)另外加入 碱金属氢氧化物水溶液，使液相的pH值保持在4-12；(e)从树脂中排掉多余的液 体。

本发明还涉及包含10-35％的水合氧化物形式的两性金属离子的树脂；所述 金属离子中至少有50％位于树脂珠粒体积的外面半部(outer half)。

具体实施方式

除非另外说明，百分数为重量百分数。在本文中，术语“(甲基)丙烯酸类” 表示丙烯酸类或甲基丙烯酸类。术语“过量的液体”表示反应器或柱子中能够 通过重力作用在一小时以内很容易地排掉的液相的量。术语“柱床体积”(BV) 表示与容器(例如反应器或柱子)中树脂珠粒批料体积相等的液体的体积。术语 “苯乙烯聚合物”表示由包含苯乙烯和/或至少一种交联剂的单体聚合生成的共 聚物，以单体总重量为基准计，所述苯乙烯和交联剂的总重量至少占50重量％。 交联剂是包含至少两个可聚合的碳-碳双键的单体，包括例如二乙烯基芳香类化 合物、二(甲基)丙烯酸酯和三(甲基)丙烯酸酯化合物以及二乙烯基醚化合物。优 选的交联剂是二乙烯基芳香类交联剂，例如二乙烯基苯。在一个实施方式中， 苯乙烯聚合物由至少含75％苯乙烯和二乙烯基芳香类交联剂的单体混合物制 备，所述单体混合物更优选包含至少90％的苯乙烯和二乙烯基芳香类交联剂， 最优选主要由苯乙烯和至少一种二乙烯基芳香类交联剂制备。在另一实施方式 中，苯乙烯聚合物由主要由至少一种二乙烯基芳香类交联剂组成的单体混合物 制备的。术语“丙烯酸类聚合物”表示由包含至少一种(甲基)丙烯酸或(甲基) 丙烯酸酯以及至少一种交联剂的乙烯基单体混合物制备的共聚物，以单体总重 量为基准计，所述(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯与交联剂的总重量至少占50 重量％；优选至少占75重量％；更优选至少占90重量％，最优选的是，形成所 述共聚物的单体混合物主要由至少一种(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯和至少 一种交联剂组成。

术语“凝胶”或“胶态(gellular)”树脂表示由孔隙率极低(0-0.1厘米³/克)、 平均孔径很小(0-14埃)、BET表面积很小(0-10米²/克)的共聚物合成的树脂。术 语“大网络”(或MR)树脂表示由高中孔(mesoporous)共聚物合成的表面积大于 凝胶树脂的树脂。所述MR树脂的总孔隙率为0.1-0.7厘米³/克，平均孔径为17-500 埃，BET表面积为10-200米²/克。术语“阳离子交换树脂”表示能够与环境交换 带正电荷的物质的树脂。它们包含带负电荷的物质，这些带负电荷的物质与 Na⁺、K⁺、Ca⁺⁺、Mg⁺⁺、Fe⁺⁺⁺或H⁺之类的阳离子相连。最常用的带负电荷的物 质是羧酸根、磺酸根、和膦酸根。术语“阴离子交换树脂”表示能够与环境交 换带负电荷的物质的树脂。术语“强碱阴离子交换树脂”表示包含带有正电荷 的物质的阴离子交换树脂，所述带有正电荷的物质与Cl^-、Br^-、F^-和OH^-之类的 阴离子相连。最常用的带有正电荷的物质是季铵和质子化的仲胺。