一种载铁铜大孔树脂分离废水中2‑萘磺酸的方法

摘要

本发明公开了一种载铁铜大孔树脂分离废水中2‑萘磺酸的方法，涉及废水中2‑萘磺酸的分离技术领域。取预处理后的大孔树脂与一定浓度的FeCl

说明书

技术领域

本发明主要涉及废水中2-萘磺酸的分离技术领域，具体是一种载铁铜大孔树脂分离废水中2-萘磺酸的方法。

背景技术

在染料中间体2-萘磺酸生产过程中产生大量废水，这些废水中含有部分2-萘磺酸，直接排放将对人类健康和水环境造成极大危害和污染。国内外现有的对此类废水处理的技术主要包括：溶剂萃取、反渗透、化学氧化等处理技术，这些技术或存在氧化剂消耗量大、处理费用高，或存在膜材料易受污染、寿命低；或存在萃取剂消耗量大、反萃困难等缺点，不能有效地实现2-萘磺酸废水的无害化处理。

吸附法因其具有投入低、工艺简便、操作简单等优势，得到了广泛的重视。弱碱性阴离子交换树脂是一种具有较好吸附能力的大孔吸附材料，它们在水中能离解出OH－而呈弱碱性，这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。目前国内外商品化吸附树脂的吸附容量、孔结构性能和机械强度尚待继续提高，开发具有高吸附容量、优良孔结构和高机械强度的吸附树脂并将其应用于有毒有机化工废水2-萘磺酸的治理与资源化的应用中，是当前化学工作者和环保工作者的一项重要课题；纳米羟基氧化铁及羟基氧化铜在水处理中均表现出优良的纳米尺度效应和配位效应，将纳米羟基氧化铁及羟基氧化铜均匀的负载到弱碱性阴离子交换树脂表面，得到载铁铜复合树脂，研究其对难处理工业废水2-萘磺酸的吸附分离效果，实现废水的资源化利用，具有重要的环境效益和经济效益。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种载铁铜大孔树脂分离废水中2-萘磺酸的方法，该方法具有吸附容量大、选择性高、交换吸附速率快、机械强度高、化学稳定性好、易再生、寿命长、处理成本低的特点，可有效实现工业废水中2-萘磺酸的分离。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种载铁铜大孔树脂分离废水中2-萘磺酸的方法，步骤如下：

步骤一：树脂的预处理：将10g大孔树脂置于烧杯中，以100mL质量浓度为5％的NaOH溶液浸泡5h后，用蒸馏水反复清洗至中性，再用100mL质量浓度为3.5％的HCl溶液浸泡6h后，不断的用蒸馏水淋洗到pH值接近中性，备用；

步骤二：载铁铜树脂的制备：取步骤一预处理后的大孔树脂5g与0.01-1.0mol/L的FeCl₃>2>

步骤三：吸附分离：取步骤二干燥后的载铁铜大孔树脂0.05g，用体积分数为95％的乙醇溶液50mL浸泡24h，使其充分膨胀，然后用蒸馏水洗净后，在温度为20-40℃,pH为1-5的条件下，将载铁铜树脂与50mL初始浓度为0.1-1.0g/L的2-萘磺酸废水充分混合，在恒温水浴振荡器内进行吸附分离100min-600min，得到载铁铜大孔树脂的吸附容量；

步骤四：洗脱再生：将步骤三吸附饱和的载铁铜大孔树脂用一定浓度碱液冲洗,进行树脂的洗脱再生。

所述大孔树脂为D301。

所述吸附饱和的载铁铜大孔树脂用浓度为0.1-1.0mol/L的NaOH洗脱，实现树脂的再生和重复使用。

所述FeCl₃中的铁元素和CuCl₂中的铜元素通过掺杂负载到大孔树脂上。

一种载铁铜大孔树脂分离废水中2-萘磺酸的方法，优选的方案，步骤如下：

步骤一：树脂的预处理：将10g大孔树脂置于烧杯中，以100mL质量浓度为5％的NaOH溶液浸泡5h后，用蒸馏水反复清洗至中性，再用100mL质量浓度为3.5％的HCl溶液浸泡6h后，不断的用蒸馏水淋洗到pH值接近中性，备用；

步骤二：载铁铜树脂的制备：取步骤一预处理后的大孔树脂5g与0.2mol/L的FeCl₃100mL、0.2mol/L的CuCl₂>

步骤三：吸附分离：取步骤二干燥后的载铁铜大孔树脂0.05g，用体积分数为95％的乙醇溶液50mL浸泡24h，使其充分膨胀，然后用蒸馏水洗净后，在温度为20℃,pH为2.93的条件下，将载铁铜树脂与50mL初始浓度为0.5g/L的2-萘磺酸废水充分混合，在恒温水浴振荡器内进行吸附分离420min，得到载铁铜大孔树脂的吸附容量；

步骤四：洗脱再生：将步骤三吸附饱和的载铁铜大孔树脂用0.5mol/L的NaOH冲洗,进行树脂的洗脱再生。

所述废水为染料工业废水。

所述废水为含酸染料工业废水，且所述废水中含有浓度不大于0.5g/L的硫酸根和/或亚硫酸根。

对比现有技术，本发明的有益效果是：

本发明通过采用在大孔树脂中掺杂铁、铜后制备的新型有机无机复合树脂分离工业废水中的2-萘磺酸，其中作为弱碱性阴离子交换树脂的大孔树脂具有交换吸附容量大，选择性高，易再生的特点，特别是D301树脂，具有较大的比表面积和较大的功能基团吸附容量，加上一定浓度的FeCl₃和CuCl₂负载到大孔树脂表面，大大增强了大孔树脂的吸附能力及化学稳定性，使得该方法具有吸附容量大、选择性高、交换吸附速率快、机械强度高、化学稳定性好、易再生、寿命长、处理成本低的特点，可有效实现工业废水中2-萘磺酸的分离，并且该方法不仅可以用于2-萘磺酸的分离，也可用于其他含酸染料废水的2-萘磺酸的分离，对于资源化综合利用处理具有广泛的应用前景。

具体实施方式

结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

实施例1：

一种载铁铜大孔树脂分离废水中2-萘磺酸的方法，步骤如下：

步骤一：树脂的预处理：将10g大孔树脂置于烧杯中，以100mL质量浓度为5％的NaOH溶液浸泡5h后，用蒸馏水反复清洗至中性，再用100mL质量浓度为3.5％的HCl溶液浸泡6h后，不断的用蒸馏水淋洗到pH值接近中性，备用；

步骤二：载铁铜树脂的制备：取步骤一预处理后的大孔树脂5g与0.2mol/L的FeCl₃100mL、0.2mol/L的CuCl₂>

步骤三：吸附分离：取步骤二干燥后的载铁铜大孔树脂0.05g，用体积分数为95％的乙醇溶液50mL浸泡24h，使其充分膨胀，然后用蒸馏水洗净后，在温度为20℃,pH为2.93的条件下，将载铁铜树脂与50mL初始浓度为0.5g/L的2-萘磺酸废水充分混合，在恒温水浴振荡器内进行吸附分离420min，得到载铁铜大孔树脂吸附容量为498mg/g，废水中剩余2-萘磺酸浓度低于0.009g/L；

步骤四：洗脱再生：将步骤三吸附饱和的载铁铜大孔树脂用0.5mol/L的NaOH洗脱冲洗，实现树脂的再生和重复使用，树脂的再生率达到95％。

实施例2：

一种载铁铜大孔树脂分离废水中2-萘磺酸的方法，步骤如下：

步骤一：树脂的预处理：将10g大孔树脂置于烧杯中，以100mL质量浓度为5％的NaOH溶液浸泡5h后，用蒸馏水反复清洗至中性，再用100mL质量浓度为3.5％的HCl溶液浸泡6h后，不断的用蒸馏水淋洗到pH值接近中性，备用；

步骤二：载铁铜树脂的制备：取步骤一预处理后的大孔树脂5g与0.2mol/L的FeCl₃100mL、0.2mol/L的CuCl₂>

步骤三：吸附分离：取步骤二干燥后的载铁铜大孔树脂0.05g，用体积分数为95％的乙醇溶液50mL浸泡24h，使其充分膨胀，然后用蒸馏水洗净后，在温度为20℃,pH为2.93的条件下，将载铁铜树脂与50mL的2-萘磺酸的初始浓度为0.5g/L，Na₂SO₄、Na₂SO₃、Na₂SO₄与Na₂SO₃混合液的浓度均为0.5g/L的废水分别充分混合，在恒温水浴振荡器内进行吸附分离420min，得到载铁铜树脂对2-萘磺酸的吸附量较实施例1中载铁铜树脂对2-萘磺酸的吸附量分别下降4.5％、3.7％和3.2％。

在2-萘磺酸的初始浓度为0.5g/L的废水中，载铁铜树脂可用于含硫酸根和/或亚硫酸根的含酸废水的2-萘磺酸的分离，但载铁铜树脂对2-萘磺酸的吸附量下降。

实施例3：

一种载铁铜大孔树脂分离废水中2-萘磺酸的方法，步骤如下：

步骤一：树脂的预处理：将10g大孔树脂置于烧杯中，以100mL质量浓度为5％的NaOH溶液浸泡5h后，用蒸馏水反复清洗至中性，再用100mL质量浓度为3.5％的HCl溶液浸泡6h后，不断的用蒸馏水淋洗到pH值接近中性，备用；

步骤二：载铁铜树脂的制备：取步骤一预处理后的大孔树脂5g与0.4mol/L的FeCl₃100mL、0.4mol/L的CuCl₂>

步骤三：吸附分离：取步骤二干燥后的载铁铜大孔树脂0.05g，用体积分数为95％的乙醇溶液50mL浸泡24h，使其充分膨胀，然后用蒸馏水洗净后，在温度为20℃,pH为5的条件下，将载铁铜树脂与50mL初始浓度为0.7g/L的2-萘磺酸废水充分混合，在恒温水浴振荡器内进行吸附分离460min，得到载铁铜大孔树脂吸附容量为675mg/g，废水中剩余2-萘磺酸浓度低于0.023g/L；

步骤四：洗脱再生：将步骤三吸附饱和的载铁铜大孔树脂用0.7mol/L的NaOH洗脱冲洗，实现树脂的再生和重复使用，树脂的再生率达到96％。

实施例4：

一种载铁铜大孔树脂分离废水中2-萘磺酸的方法，步骤如下：

步骤一：树脂的预处理：将10g大孔树脂置于烧杯中，以100mL质量浓度为5％的NaOH溶液浸泡5h后，用蒸馏水反复清洗至中性，再用100mL质量浓度为3.5％的HCl溶液浸泡6h后，不断的用蒸馏水淋洗到pH值接近中性，备用；

步骤二：载铁铜树脂的制备：取步骤一预处理后的大孔树脂5g与0.4mol/L的FeCl₃100mL、0.4mol/L的CuCl₂>

步骤三：吸附分离：取步骤二干燥后的载铁铜大孔树脂0.05g，用体积分数为95％的乙醇溶液50mL浸泡24h，使其充分膨胀，然后用蒸馏水洗净后，在温度为20℃,pH为5的条件下，将载铁铜树脂与50mL的2-萘磺酸的初始浓度为0.7g/L、Na₂SO₄、Na₂SO₃、Na₂SO₄与Na₂SO₃混合液的浓度均为0.5g/L的废水分别充分混合，在恒温水浴振荡器内进行吸附分离460min，得到载铁铜树脂对2-萘磺酸的吸附量较实施例3中载铁铜树脂对2-萘磺酸的吸附量分别下降3.9％、3.2％和2.6％。

在2-萘磺酸的初始浓度为0.7g/L的废水中，载铁铜树脂可用于含硫酸根和/或亚硫酸根的含酸废水的2-萘磺酸的分离，但载铁铜树脂对2-萘磺酸的吸附量有所下降。

实施例5：

一种载铁铜大孔树脂分离废水中2-萘磺酸的方法，步骤如下：

步骤一：树脂的预处理：将10g大孔树脂置于烧杯中，以100mL质量浓度为5％的NaOH溶液浸泡5h后，用蒸馏水反复清洗至中性，再用100mL质量浓度为3.5％的HCl溶液浸泡6h后，不断的用蒸馏水淋洗到pH值接近中性，备用；

步骤二：载铁铜树脂的制备：取步骤一预处理后的大孔树脂5g与0.1mol/L的FeCl₃100mL、0.1mol/L的CuCl₂>

步骤三：吸附分离：取步骤二干燥后的载铁铜大孔树脂0.05g，用体积分数为95％的乙醇溶液50mL浸泡24h，使其充分膨胀，然后用蒸馏水洗净后，在温度为40℃,pH为1.65的条件下，将载铁铜树脂与50mL初始浓度为0.3g/L的2-萘磺酸废水充分混合，在恒温水浴振荡器内进行吸附分离420min，得到载铁铜大孔树脂吸附容量为325mg/g，废水中剩余2-萘磺酸浓度低于0.00012g/L；

步骤四：洗脱再生：将步骤三吸附饱和的载铁铜大孔树脂用0.4mol/L的NaOH洗脱冲洗，实现树脂的再生和重复使用，树脂的再生率达到95％。

实施例6：

一种载铁铜大孔树脂分离废水中2-萘磺酸的方法，步骤如下：

步骤一：树脂的预处理：将10g大孔树脂置于烧杯中，以100mL质量浓度为5％的NaOH溶液浸泡5h后，用蒸馏水反复清洗至中性，再用100mL质量浓度为3.5％的HCl溶液浸泡6h后，不断的用蒸馏水淋洗到pH值接近中性，备用；

步骤二：载铁铜树脂的制备：取步骤一预处理后的大孔树脂5g与0.1mol/L的FeCl₃100mL、0.1mol/L的CuCl₂>

步骤三：吸附分离：取步骤二干燥后的载铁铜大孔树脂0.05g，用体积分数为95％的乙醇溶液50mL浸泡24h，使其充分膨胀，然后用蒸馏水洗净后，在温度为40℃,pH为1.65的条件下，将载铁铜树脂与50mL的2-萘磺酸的初始浓度为0.3g/L、Na₂SO₄、Na₂SO₃、Na₂SO₄与Na₂SO₃混合液的浓度均为0.5g/L的废水分别充分混合，在恒温水浴振荡器内进行吸附分离420min，得到载铁铜树脂对2-萘磺酸的吸附量较实施例5中载铁铜树脂对2-萘磺酸的吸附量分别下降4.85％、4.21％和3.67％。

在2-萘磺酸的初始浓度为0.3g/L的废水中，载铁铜树脂可用于含硫酸根和/或亚硫酸根的含酸废水的2-萘磺酸的分离，但载铁铜树脂对2-萘磺酸的吸附量明显下降。