申请日2018.08.02
公开(公告)日2018.12.14
IPC分类号C02F1/28; B01J20/22; C02F101/14
摘要
本发明公开的一种IDS金属螯合型吸附剂的废水除氟应用，所述IDS金属螯合型吸附剂由亚氨基二琥珀酸与金属离子Mn+配位形成，是一种高稳定性、高吸附量的吸附剂。由于IDS对Mn+的超强配位，使获得的IDS‑Mn+螯合型吸附剂能够应用于污水中氟化物的去除，且其在工业污水或生活用水氟化物去除过程中展现出高稳定性和易再生性的显著优势，使用时操作简单，绿色环保，除氟效果显著。此外，与除氟常用的螯合型功能配体IDA相比，该类吸附剂均表现出更优的效果。本发明在水相体系中氟化物的去除方面有着十分重要的应用价值和意义。
权利要求书
1.IDS金属螯合型吸附剂作为氟化物脱除剂的应用，其特征在于，所述IDS金属螯合型吸附剂由亚氨基二琥珀酸与金属离子Mn+配位形成，结构如下式：
为硬基质或软基质;R为间隔臂;金属离子Mn+为Fe3+、Al3+、La3+、Ce4+或Zr4+。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述硬基质为硅胶;所述软基质为琼脂糖、苯乙烯二乙烯苯、脲醛或聚丙烯树脂。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述间隔臂为γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、环氧氯丙烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯或苯乙烯氯甲基。
4.IDS金属螯合型吸附剂在废水除氟中的应用，其特征在于，所述IDS金属螯合型吸附剂由亚氨基二琥珀酸与金属离子Mn+配位形成，结构如下式：
为硬基质或软基质;R为间隔臂;金属离子Mn+为Fe3+、Al3+、La3+、Ce4+或Zr4+。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述间隔臂为γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、环氧氯丙烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯或苯乙烯氯甲基。
6.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述硬基质为硅胶;所述软基质为琼脂糖、苯乙烯二乙烯苯、脲醛或聚丙烯树脂。
7.如权利要求4或6所述的应用，其特征在于，含硬基质的IDS金属螯合型吸附剂用于去除生活用水中的氟化物。
8.如权利要求4或6所述的应用，其特征在于，含软基质的IDS金属螯合型吸附剂用于去除工业废水中的氟化物。
9.如权利要求4所述的应用，其特征在于，废水除氟时，IDS金属螯合型吸附剂对氟离子的吸附量为0.4mg/g。
说明书
一种IDS金属螯合型吸附剂的废水除氟应用
技术领域
本发明属于吸附法除氟的技术领域，涉及一种IDS金属螯合型吸附剂的废水除氟应用。
背景技术
微量氟化物(0.7mg/L)对人体是有益的;然而，高浓度氟(1.5-4.0mg/L)会导致氟斑牙症;当氟化物浓度大于4.0mg/L时，最终会导致氟骨症。地下水中高浓度的氟主要来自矿物的自然溶解，即氟磷灰石，萤石和角闪石等。根据世界卫生组织(WHO)的饮用水标准，氟化物的最大污染物水平(MCL)为1.5mg/L。据世界卫生组织估计，地下水的氟化物污染使全球数亿人无法使用清洁水。
氟中毒是一种不可逆转的疾病，一旦氟化物进入人体，就可直接导致瘫痪性疾病。据报道，饮用水是摄入氟化物的主要来源。世界卫生组织已将饮用水中氟化物的含量限定为1.5mg/L。通过饮用水摄入过量的氟会导致三种形式的氟中毒，即牙齿、骨骼和非骨骼氟中毒。因此，对氟含量超标饮用水的除氟净化尤为重要。
目前，去除水中过量氟化物常见的方法有化学沉淀法、离子交换法、电解法和吸附法等。其中吸附法是除去氟化物最有吸引力和选择性的技术。许多吸附剂已用于去除氟化物，包括活性氧化铝、活性炭、羟基磷灰石、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属螯合型吸附剂的开发和利用。这类吸附剂是将金属离子通过多孔硅胶硬基质或树脂软基质上的螯合官能团负载到载体材料上。与上述传统吸附剂相比，金属螯合型吸附剂对氟化物具有高度的选择性，强的吸附能力，对环境污染小，且操作简单。除氟常用的螯合型官能团有：-NH-(CH2COO-)2或-CH2-NH-CH2-PO32-，-SO3H等。其中，-NH-(CH2COO-)2(IDA)属于氨羧类官能团，由于该官能团与金属离子的螯合能力适中，因而在除氟应用中存在着吸附量小，去除率低，稳定性差等不足。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种IDS金属螯合型吸附剂的废水除氟应用。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了IDS金属螯合型吸附剂作为氟化物脱除剂的应用，所述IDS金属螯合型吸附剂由亚氨基二琥珀酸与金属离子Mn+配位形成，结构如下式：
优选地，所述硬基质为硅胶，所述软基质为琼脂糖、苯乙烯二乙烯苯、脲醛或聚丙烯树脂。优选地，所述间隔臂为γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、环氧氯丙烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯或苯乙烯氯甲基。
其中，例举2种IDS金属螯合型吸附剂，如：IDS-硅胶金属螯合型吸附剂的结构如下：
所述软基质为琼脂糖的IDS-琼脂糖金属螯合型吸附剂的结构如下：
本发明还公开了IDS金属螯合型吸附剂在废水除氟中的应用，所述IDS金属螯合型吸附剂与上述描述的结构相同。
优选地，含硬基质的IDS金属螯合型吸附剂用于去除生活用水中的氟化物;含软基质的IDS金属螯合型吸附剂用于去除工业废水中的氟化物。
优选地，废水除氟时，IDS金属螯合型吸附剂对氟离子的吸附量为0.4mg/g。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明采用对金属离子螯合力超强的-NH-(RCOO-)4，即亚氨基二琥珀酸(IDS)作为螯合型官能团，由于IDS对Mn+的超强配位，使获得的IDS-Mn+螯合型吸附剂能够应用于污水中氟化物的去除，且其在工业污水或生活用水氟化物去除过程中展现出高稳定性和易再生性的显著优势，使用时操作简单，绿色环保，除氟效果显著。
优选地，硬基质的IDS-Mn+金属螯合型吸附剂可用于生活用水中过量氟化物的去除;软基质的IDS-Mn+金属螯合型吸附剂可用于工业污水中过量氟化物的去除