本發(fā)明公開(kāi)了一種新型的吸附Cr³⁺樹(shù)脂及其制備方法，具體涉及用于含Cr³⁺污水處理、土壤及河流污染治理等方面，屬于環(huán)境功能材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

工業(yè)化和城市化的進(jìn)程越來(lái)越快，工業(yè)污水、礦業(yè)廢水、城市污水等未經(jīng)有效處理直接向環(huán)境排放，從而導(dǎo)致水域的重金屬污染，同時(shí)，隨著這些水用于灌溉也污染了大量的耕地，目前，全國(guó)范圍內(nèi)重金屬離子的處理方法主要包括中和沉淀法、硫化物沉淀、化學(xué)還原法、電化學(xué)還原法、離子交換法、生物處理技術(shù)，但在實(shí)際應(yīng)用中上述方法都存在一定的局限性，中和沉淀法對(duì)低濃度的重金屬離子去除效果欠佳， 硫化物沉淀會(huì)產(chǎn)生H₂S等次級(jí)污染物，電化學(xué)去除法成本高，離子交換法投資大、占地面積大，生物處理技術(shù)處理周期太長(zhǎng)等。

由于重金屬具有富集性及穩(wěn)定性，很難在環(huán)境中降解的特點(diǎn)，因此相對(duì)于其他污染，重金屬污染已經(jīng)成為威脅人類(lèi)發(fā)展的重大環(huán)境問(wèn)題。由于風(fēng)化作用進(jìn)入土壤中的鉻，容易氧化成可溶性的復(fù)合陰離子,然后通過(guò)淋洗轉(zhuǎn)移到地面水或地下水中。土壤中鉻過(guò)多時(shí)，會(huì)抑制有機(jī)物質(zhì)的硝化作用，并使鉻在植物體內(nèi)蓄積。三價(jià)鉻對(duì)水生生物都有致死作用。鉻對(duì)人體危害很大，若誤食飲用，可致腹部不適及腹瀉等中毒癥狀，引起過(guò)敏性皮炎或濕疹；若呼吸進(jìn)入，對(duì)呼吸道有刺激和腐蝕作用，引起咽炎、支氣管炎等。水污染嚴(yán)重地區(qū)居民，經(jīng)常接觸或過(guò)量攝入者，易得鼻炎、結(jié)核病、腹瀉、支氣管炎、皮炎等。

本文以雙氧水和羧甲基馬鈴薯淀粉為原料，采用一鍋法合成一種適用于吸附與去除Cr³⁺的新型功能高分子材料，主要特點(diǎn)為樹(shù)脂結(jié)構(gòu)呈三維網(wǎng)絡(luò)型，具有可容納Cr³⁺的交聯(lián)位點(diǎn)；含有-COOH、-COONa等基團(tuán)，可以與Cr³⁺發(fā)生絡(luò)合作用；比表面積大，有利于快速吸附。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種工藝簡(jiǎn)單、合成成本低、吸附與去除Cr³⁺能力強(qiáng)的新型樹(shù)脂產(chǎn)品及其制備方法。

其方法及步驟如下：

（1）將羧甲基馬鈴薯淀粉與去離子水、30%的雙氧水按1:6～15：0.04～0.8的質(zhì)量比混合，然后在30-60℃下氧化0.5-3h；稱(chēng)取羧甲基馬鈴薯淀粉質(zhì)量3～12倍的丙烯酸，稱(chēng)取丙烯酸質(zhì)量0.11-0.444倍的氫氧化鈉，以NaOH質(zhì)量3～12倍的去離子水溶解上述氫氧化鈉；在冰水浴冷卻下用上述氫氧化鈉溶液中和丙烯酸。

（2）將上述氧化后的羧甲基馬鈴薯淀粉溶液與用氫氧化鈉中和后制得的丙烯酸及其鈉鹽溶液充分混合，加入含有羧甲基馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.04～0.24%的N，N＇-亞甲基雙丙烯酰胺做交聯(lián)劑，攪拌使之均勻，通入氮?dú)?，緩慢加熱，使反?yīng)體系溫度逐步升高，待聚合反應(yīng)開(kāi)始后，停止攪拌，繼續(xù)緩慢升溫，在80℃下保溫2h，經(jīng)烘干、粉碎即得吸附Cr³⁺樹(shù)脂。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

（1）羧甲基馬鈴薯淀粉水溶性強(qiáng)，樹(shù)脂的制備不需要糊化過(guò)程；

（2）本發(fā)明首次采用一鍋法合成吸附Cr³⁺樹(shù)脂，工藝簡(jiǎn)單、易于操作。

（3）合成樹(shù)脂時(shí)無(wú)需額外加入引發(fā)劑即可聚合，不會(huì)引入雜質(zhì)，成本低。

（4）過(guò)氧化氫分解產(chǎn)物為水和氧氣，無(wú)污染，同時(shí)所得產(chǎn)品性能優(yōu)異。

（5）樹(shù)脂對(duì)Cr³⁺吸附能力強(qiáng)，不論低濃度還是高濃度均有較大吸附量，對(duì)濃度為5ppmCr³⁺的吸附量為23.95mg/g，對(duì)濃度為55ppmCr³⁺的吸附量為245.9mg/g。

（6）去除率較高，對(duì)濃度為5-55ppm的Cr³⁺去除率在89.07%-94.86%。

附圖說(shuō)明

圖1 羧甲基馬鈴薯淀粉合成吸附Cr³⁺樹(shù)脂的工藝流程圖

圖2吸附Cr³⁺樹(shù)脂對(duì)不同濃度Cr³⁺的吸附量

圖3是羧甲基馬鈴薯淀粉與單體配比對(duì)Cr³⁺吸附量的影響曲線

圖4是丙烯酸的中和度對(duì)Cr³⁺吸附量的影響曲線

圖5是交聯(lián)劑的用量對(duì)Cr³⁺吸附量的影響曲線

圖6是反應(yīng)體系總水量對(duì)Cr³⁺吸附量的影響曲線。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：稱(chēng)取5g羧甲基馬鈴薯淀粉與50ml去離子水混合均勻，加入6ml30%的雙氧水在50℃下氧化1h,量取20g(19.1ml)丙烯酸，稱(chēng)取氫氧化鈉5.6g溶解于30ml去離子水中，用上述制得的NaOH溶液在冰水浴冷卻下中和丙烯酸，將中和好的丙烯酸及其鈉鹽溶液與氧化后的羧甲基馬鈴薯淀粉溶液充分混合均勻，加入4ml濃度為2.5mg/ml的N，N＇-亞甲基雙丙烯酰胺溶液,在N₂保護(hù)下，緩慢加熱使體系溫度逐步升高，待聚合反應(yīng)開(kāi)始后停止攪拌，繼續(xù)緩慢升溫，在80℃下保溫2h,產(chǎn)物經(jīng)烘干、粉碎即得產(chǎn)品，由本實(shí)施例所制得的產(chǎn)品在濃度為25ppm 的溶液中對(duì)Cr³⁺的吸附量為113.1mg/g。

實(shí)施例2：稱(chēng)取5g羧甲基馬鈴薯淀粉與50ml去離子水混合均勻，加入6ml雙氧水在50℃下氧化1h,量取20g(19.1ml)丙烯酸，稱(chēng)取氫氧化鈉5.6g溶解于50ml去離子水，用上述制得的氫氧化鈉溶液在冰水浴冷卻下中和丙烯酸，將中和好的丙烯酸及其鹽溶液與氧化后的羧甲基馬鈴薯淀粉溶液充分混合均勻，加入6ml濃度為2.5mg/ml的N，N＇-亞甲基雙丙烯酰胺溶液,在N₂保護(hù)下，緩慢加熱使體系溫度逐步升高，待聚合反應(yīng)開(kāi)始后，停止攪拌，繼續(xù)緩慢升溫，在80℃下保溫2h,經(jīng)烘干、粉碎即得產(chǎn)品。由本實(shí)施例所制得的產(chǎn)品在濃度為35ppm Cr³⁺的溶液中對(duì)Cr³⁺的吸附量為157.68mg/g。

實(shí)施例3：稱(chēng)取5g羧甲基馬鈴薯淀粉與50ml去離子水混合均勻，加入6ml雙氧水在50℃下氧化1h,量取30g(28.57ml)丙烯酸，稱(chēng)取氫氧化鈉8.4g溶解于50ml去離子水，用上述制得的氫氧化鈉溶液在冰水浴冷卻下中和丙烯酸，將中和好的丙烯酸及其鹽溶液與氧化后的羧甲基馬鈴薯淀粉溶液充分混合均勻，加入4ml濃度為2.5mg/ml的N，N＇-亞甲基雙丙烯酰胺溶液,在N₂保護(hù)下，緩慢加熱使體系溫度逐步升高，待聚合反應(yīng)開(kāi)始后，停止攪拌，繼續(xù)緩慢升溫，在80℃下保溫2h,經(jīng)烘干、粉碎即得產(chǎn)品。由本實(shí)施例所制得的產(chǎn)品在濃度為5ppm Cr³⁺的溶液中對(duì)Cr³⁺的吸附量為23.95mg/g。