[发明专利]负载零价复合金属的强酸性树脂复合材料、其制法和应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域；具体涉及一种环境水处理材料及用途，特别是一种强酸性树脂负载零价复合金属材料用于同时去除水中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的方法。

背景技术

氮是生物生长所必需的元素，但是过量排放将会导致严重的环境问题,如水体富营养，此外饮用水中的硝酸根，亚硝酸根和氨氮等也会对人体造成严重的危害，特别是硝酸根会造成蓝婴综合症等。因此控制水体中所含氮离子的量显得尤为重要。

目前已经有很多种方法，如离子交换，反渗透，生物脱氮，化学还原等被成功用于水中脱氮。其中电化学方法由于其反应迅速，彻底等优点已经引起人们的注意，同时为了提高反应效率，经常添加一些填料如沸石，零价铁等。在这些填料中，零价铁引起人们极大的兴趣。目前有很多这方面的研究，这些研究表明：零价铁上硝酸根的降解反应为：

4Fe⁰+NO^-₃+10H⁺→4Fe²⁺+NH⁺₄+3H₂O

Fe⁰+NO₃+2H⁺→Fe²⁺+NO^-₂+H₂O

由上述反应可以发现，随着反应的进行，溶液的pH在逐渐升高，若反应中不进行pH的控制，反应速度将逐渐变慢至反应不再进行。这种现象可用硝酸根的反应机理来解释。硝酸根的还原机理为：硝酸根还原所需的电子主要由零价铁被腐蚀转化为二价铁的反应过程中产生，而零价铁腐蚀的条件必须让溶液的pH<4，当pH>4时，零价铁不能产生电子，故而硝酸根的还原反应不能持续进行。所以现有的零价铁填料的使用范围较窄。

发明内容

本发明是要解决现有的零价铁填料的使用范围较窄的技术问题，而提供负载零价复合金属的强酸性树脂复合材料、其制法及其用于同时去除水中氮类污染物的方法。

本发明的负载零价复合金属的强酸性树脂复合材料是以大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂为核，核上负载复合金属作为壳，其中复合金属为铁元素与非铁金属元素混合物，其中非铁金属元素的摩尔含量为铁的4%～20%，非铁金属元素为铜或锌。

其中大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂为D61，D001或D113；

上述的负载零价复合金属的强酸性树脂复合材料的制备方法按以下步骤进行：

一、将100～150目的大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂先用去离子水洗净，并在80～90℃的温度下烘干；

二、将经步骤一处理的大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂投入到FeCl₂溶液中交换8～10h，然后将树脂取出；

三、将经步骤二处理的大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂投入NaBH₄溶液中，在氮气保护下，搅拌，反应1～2h后，得到负载零价铁的树脂；

四、将步骤三得到的负载零价铁的树脂投入到CuCl₂溶液或ZnCl₂溶液中，在氮气保护下，搅拌反应1～2h后，取出；

五、将经步骤四处理的大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂投入NaBH₄溶液中，在氮气保护下，搅拌，反应1～2h，再用蒸馏水洗涤、干燥，得到负载零价复合金属的强酸性树脂复合材料；

其中步骤一中的大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂为D61，D001或D113；

步骤二中的FeCl₂溶液的浓度为1～3g/L；

步骤三和步骤五中的NaBH₄溶液的浓度为24mmol/L～30mmol/L；

步骤四中的CuCl₂溶液或ZnCl₂溶液的浓度为0.1～0.8g/L；

本发明的负载零价复合金属的强酸性树脂复合材料在厌氧环境下保存，以保证树脂表面的零价复合金属的较强的污水处理能力。

本发明的负载零价复合金属的强酸性树脂复合材料的应用，就是将负载零价复合金属的强酸性树脂复合材料用于饮用水和污水处理。

本发明的负载零价复合金属的强酸性树脂复合材料可以同时去除水中氮类污染物。其具体方法是将负载零价复合金属的强酸性树脂复合材料投入待处理的饮用水或污水中。