[发明专利]一种电镀废水处理用离子交换纤维及电镀废水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子交换纤维，具体涉及一种电镀废水处理用离子交换纤维、以及利用该离子交换纤维处理电镀废水的方法。

背景技术

电镀工业是我国重要的加工业，其产品广泛地应用于各个行业中，同时电镀行业也是当今我国三大污染工业之一，其生产过程中产生的大量含镍、铬等重金属废水给环境带来严重的污染。据有关资料统计，目前我国电镀企业已达到2万多家，其每年向环境排放的废水多达4亿吨。

电镀废水的成分非常复杂，其中重金属废水是电镀业潜在危害性极大的废水类别。根据重金属废水中所含重金属元素进行分类，一般可以分为含铬(Cr)废水、含镍(Ni)废水、含镉(Cd)废水、含铜(Cu)废水、含锌(Zn)废水、含金(Au)废水、含银(Ag)废水等。传统的电镀废水处理方法有：化学沉淀法、生物法、电解法、膜分离、离子交换法等。其中化学沉淀法是加入化学试剂，在碱性条件下将重金属离子沉淀的一种方法。中和沉淀法操作简便，但该法只是使重金属转移，容易产生二次污染。生物法无毒安全，不产生二次污染，但是活体生物絮凝剂不易保存，絮凝剂生产成本高。电解法能有效回收重金属，但是不适用于低浓度电镀废水。膜分离方法的优点是设备简单、操作方便、占地少、效率高、不需添加化学试剂等，但膜组件价格昂贵、膜使用过程中易受污染等。离子交换具有选择性吸附及浓缩富集功能，能将重金属离子从废水中分离出来，得到浓度较高、杂志含量较低的回收液，具有较好的发展前景，但是目前处理重金属电镀废水的离子交换材料主要是颗粒状离子交换树脂，交换容量不高、单位时间处理水量也小、流通阻力大。离子交换纤维是继离子交换树脂之后出现的一种新型吸附分离材料，具有传质距离短、吸附速率快、净除率高等明显的动力学优势。离子交换纤维吸附材料综合了颗粒状离子交换树脂与纤维过滤材料的各自优点，因此，在化工分离、清洁生产及资源回收利用等工业、环保领域中具有广阔的应用前景。

CN201110150940.5公开了一种含镍、铜离子的废水处理方法，将废水在压力作用下通过离子交换柱，150ppm的镍可处理至1ppm以下，但是颗粒状离子交换树脂的交换容量低，单位时间水处理量小，且易堵塞。

CN201310560417公开了一种利用弱酸离子交换纤维处理含镍/含铜电镀废水的方法，使用自制的弱酸离子交换纤维可有效将电镀废水中铜、镍提取出来，且离子交换纤维可重复利用200次。但是处理对象单一，仅对体系中阳离子重金属有作用。

发明内容

基于以上方法及发明存在的不足，本发明提供一种电镀废水处理用离子交换纤维以及利用该离子交换纤维处理电镀废水的方法，主要是通过构建特定结构的官能团，实现对于Cr(VI)、Cu²⁺、Ni²⁺的高性能吸附，可在很宽的pH范围内(pH＝1～13)对废水中Cr(VI)、Cu²⁺、Ni²⁺处理率达98.0％以上；该离子交换纤维可在室温下长期保存五年以上，其吸附性能不变。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种电镀废水处理用离子交换纤维，该离子交换纤维通过下述步骤制得：

(1)胺基化反应：取适量特定纤维缓慢加入到适量的有机醇中，并加入定量的胺基化试剂，搅拌状态下于90-130℃反应3-10h，产物用水洗涤、晾干,得到中间产物；

(2)磷酸化反应：向中间产物中加入适量有机醛、含氯类溶剂、水，常温搅拌5-10min，加入磷酸化试剂，回流反应1-6h，结束后除去溶剂，依次用水、1-5％盐酸清洗产物，最后用水洗至中性得到离子交换纤维产物。

所述特定纤维选自聚烯烃、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯-丙烯腈共聚物中的一种或多种。

所述有机醇为乙二醇、三甘醇、丙三醇或多羟基醇中的一种或多种。

所述胺基化试剂选自乙二胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、三乙烯四胺、三缩四乙二胺中的一种或多种。

所述有机醛选自甲醛、乙醛、正丁醛、异丁醛、十二醛、苯甲醛中的一种或多种。

所述含氯类溶剂包括1,2-二氯乙烷、三氯甲烷、四氯甲烷、氯乙烷、氯丙烷中的一种或多种。

所述磷酸化试剂包括三氯氧磷、三氯化磷、五氧化二磷、磷酸、焦磷酸中的一种或多种。

步骤(1)中所述纤维、有机醇与胺基化试剂质量比为1:5-50:1-20；步骤(2)中所述中间产物、有机醛、含氯类溶剂、水与磷酸化试剂质量比为1:5-20:0.5-10:2-20:5-20。