公布日：2023.11.17
申請日：2023.08.25
分類號：C08F285/00(2006.01)I;C02F1/42(2023.01)I;C22B7/00(2006.01)I;C22B23/00(2006.01)I;C08F212/08(2006.01)I;C08F212/36(2006.01)I;C08K9/06(2006.01)I;
C08K7/26(2006.01)I;C08J9/26(2006.01)I;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本申請涉及鎳廢水回收領(lǐng)域領(lǐng)域，公開了一種廢水回收鎳用離子交換樹脂及硫酸鎳回收工藝，其離子交換樹脂，當(dāng)量直徑為2~3mm，具備核殼結(jié)構(gòu)，由內(nèi)向外包括核、增韌層、殼層，核材質(zhì)為致孔的聚苯乙烯樹脂；增韌層為沸石粉、聚苯乙烯樹脂、結(jié)合劑復(fù)合而成，增韌層的原料中沸石粉、聚苯乙烯樹脂、結(jié)合劑的用量質(zhì)量比為（22~27）：100：（10~14）；殼層為致孔的聚苯乙烯樹脂，通過增韌層對離子交換樹脂的強(qiáng)度提升、對處理溶液濃度波動(dòng)時(shí)離子再分配、工藝失誤導(dǎo)致的高濃度液體接觸時(shí)的離子滲透阻擋，使得離子交換樹能在流化床等液體離子濃度波動(dòng)常見、波動(dòng)范圍大的工作環(huán)境中長期穩(wěn)定、高交換量的作業(yè)。
權(quán)利要求書
1.一種廢水回收鎳用離子交換樹脂，其特征在于：樹脂當(dāng)量直徑為2~3mm，具備核殼結(jié)構(gòu)，由內(nèi)向外包括核、增韌層、殼層，所述核材質(zhì)為致孔的聚苯乙烯樹脂；所述增韌層為沸石粉、聚苯乙烯樹脂、結(jié)合劑復(fù)合而成，所述增韌層的原料中沸石粉、聚苯乙烯樹脂、結(jié)合劑的用量質(zhì)量比為（22~27）：100：12；所述殼層為致孔的聚苯乙烯樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢水回收鎳用離子交換樹脂，其特征在于：增韌層厚度占樹脂當(dāng)量直徑的9~11%，所述沸石粉粒徑為樹脂當(dāng)量直徑的0.32~0.44%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢水回收鎳用離子交換樹脂，其特征在于：所述沸石粉經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑改性處理，改成方法如下：將沸石粉置于有機(jī)溶液中超聲分散，得沸石粉懸浮液；向沸石粉懸浮液再加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌均勻后，離心分離，干燥，即得改性沸石粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種廢水回收鎳用離子交換樹脂，其特征在于：所述沸石粉粒徑為9~11μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種廢水回收鎳用離子交換樹脂，其特征在于：所述硅烷偶聯(lián)劑與沸石粉的用量質(zhì)量比為（0.05~0.08）:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種廢水回收鎳用離子交換樹脂，其特征在于：所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢水回收鎳用離子交換樹脂，其特征在于，結(jié)合劑為聚甲基丙烯酸。
8.一種廢水回收鎳工藝，其特征在于：使用權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)的廢水回收鎳用離子交換樹脂。
發(fā)明內(nèi)容
為減少樹脂流化床工藝長期工作過程中的破碎損耗，提供了一種廢水回收鎳用離子交換樹脂及硫酸鎳回收工藝。
本發(fā)明的第一個(gè)發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種廢水回收鎳用離子交換樹脂，樹脂當(dāng)量直徑為2~3mm，具備核殼結(jié)構(gòu)，由內(nèi)向外包括核、增韌層、殼層，所述核材質(zhì)為致孔的聚苯乙烯樹脂；所述增韌層為沸石粉、聚苯乙烯樹脂、結(jié)合劑復(fù)合而成，所述增韌層的原料中沸石粉、聚苯乙烯樹脂、結(jié)合劑的用量質(zhì)量比為（22~27）：100：（10~14）；所述殼層為致孔的聚苯乙烯樹脂。
通過采用上述技術(shù)方案，本申請的離子交換樹脂帶有三層結(jié)構(gòu)，其中增韌層位于核和殼層之間，由沸石粉、聚苯乙烯樹脂、結(jié)合劑復(fù)合而成，具備離子滲透通道，使得殼層的離子能夠通過并被核、增韌層吸收；同時(shí)增韌層具備良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并且增韌層對核層起到保護(hù)作用，進(jìn)而顯著提升離子交換樹脂整體的壓碎強(qiáng)度，減少離子交換樹脂在流化床、鼓泡塔等類似單元中工作時(shí)破碎損耗，進(jìn)而提升離子交換樹脂填裝后長期使用的交換容量，提高回收效率、保證廢水排放達(dá)標(biāo)；此外離子交換樹脂在吸收離子后體積會(huì)發(fā)生膨脹，局部濃度過大或短時(shí)間吸收大量高濃度的離子，會(huì)使離子交換樹脂出現(xiàn)局部膨脹過快，內(nèi)部應(yīng)力集中而開裂，而在流化床、鼓泡塔等單元中濃度波動(dòng)情況常見且局部濃度波動(dòng)范圍大；本申請?jiān)鲰g層中沸石粉末的離子通道較樹脂的離子通道遷移速度慢，當(dāng)殼層向內(nèi)遷移離子濃度較低時(shí)，可通過增韌層中樹脂的遷移通道快速進(jìn)入核的區(qū)域中，保證全部低濃度時(shí)離子交換樹脂各層之間離子遷移速度快；當(dāng)殼層受外界液體離子濃度影響局部點(diǎn)濃度高時(shí)，增韌層阻礙過高濃度的離子快速滲入，高濃度的離子在殼層中向周圍擴(kuò)散，稀釋殼層局部的高濃度離子，而增韌層混入沸石粉可使增韌層自身以及增韌層與殼層過渡區(qū)能夠抵抗受局部離子濃度過大帶來的應(yīng)力集中，起到離子濃度再分配以及避免液體濃度局部瞬時(shí)波動(dòng)造成的離子交換樹脂開裂；當(dāng)外界液體中離子濃度均一且長期過高時(shí)（一般為工藝操作失誤導(dǎo)致），增韌層全面限制殼層中高濃度的離子升入，以此保護(hù)核，減少工藝操作失誤下離子交換樹脂的損失。
綜上所述，本申請通過增韌層對離子交換樹脂的強(qiáng)度提升、對處理溶液濃度波動(dòng)時(shí)離子再分配、工藝失誤導(dǎo)致的高濃度液體接觸時(shí)的離子滲透阻擋，使得離子交換樹能在流化床等液體離子濃度波動(dòng)常見、波動(dòng)范圍大的工作環(huán)境中長期穩(wěn)定、高交換量的作業(yè)。
可選的：增韌層厚度占樹脂當(dāng)量直徑的9~11%，所述沸石粉粒徑為樹脂當(dāng)量直徑的0.32~0.44%。
通過采用上述技術(shù)方案，隨增韌層厚度占比增大，離子交換樹脂的壓碎強(qiáng)度增大，但增韌層厚度增大至一定閾值后，離子交換樹脂的交換飽和速度顯著下降，是由于——增韌層厚度過大，外層的增稠層已完成離子交換的路徑再分配，分配均勻后的離子仍然需要在遷移速度較慢的內(nèi)層增韌層中移動(dòng)，導(dǎo)致交換飽和速度降低；在上述增韌層厚度占比時(shí)離子交換樹脂在壓碎強(qiáng)度、交換速度之間達(dá)到最優(yōu)解，且以沸石粉粒徑為樹脂當(dāng)量直徑的0.32~0.44%下壓碎強(qiáng)度和制備難易達(dá)到最優(yōu)解。
可選的：所述沸石粉經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑改性處理，改成方法如下：將沸石粉置于有機(jī)溶液中超聲分散，得沸石粉懸浮液；向沸石粉懸浮液再加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌均勻后，離心分離，干燥，即得改性沸石粉。
通過采用上述技術(shù)方案，提升沸石粉與有機(jī)相的相容性，使得沸石粉懸浮液更易制備，且沸石粉的懸浮時(shí)間更長和懸浮狀態(tài)更穩(wěn)定，降低增韌層成型難度和使沸石粉在增韌層中分散更為均勻，增韌層對離子交換樹脂的增強(qiáng)作用、離子再分配、高濃度抵抗作用更好。
可選的：所述沸石粉粒徑為9~11μm。
通過采用上述技術(shù)方案，保證增韌層增強(qiáng)效果的前提下，沸石粉懸浮液更易制備，且制備獲得沸石粉懸浮液中沸石粉的懸浮時(shí)間更長和懸浮狀態(tài)更穩(wěn)定。
可選的：所述硅烷偶聯(lián)劑與沸石粉的用量質(zhì)量比為（0.05~0.08）:1。
通過采用上述技術(shù)方案，硅烷偶聯(lián)劑在改良沸石粉與有機(jī)相相容性的同時(shí)，會(huì)影響沸石粉中的離子通道，隨硅烷偶聯(lián)劑對比沸石粉的用量增加，沸石粉表面接枝的硅烷越多，達(dá)到一定閾值后，沸石粉表面的離子通道會(huì)受接枝的硅烷位阻影響，離子通過速度下降；下降量較小時(shí)，對增韌層對高濃度離子抵抗效果有增效作用，但該區(qū)間很小，下降量較大后會(huì)影響正常工作時(shí)離子以沸石粉的離子通道進(jìn)入核中，影響離子交換樹脂整體的交換速度；由上述配合改性得到的沸石粉其與有機(jī)相相容性好，且硅烷偶聯(lián)劑對沸石粉中的離子遷移通道影響小，效果較佳。
可選的：所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
通過采用上述技術(shù)方案，使用該硅烷偶聯(lián)劑較其他硅烷偶聯(lián)劑效果較好。
可選的：結(jié)合劑為聚甲基丙烯酸。
通過采用上述技術(shù)方案，結(jié)合劑為聚甲基丙烯酸時(shí)，沸石粉與有機(jī)相的結(jié)合性好，壓碎強(qiáng)度高。
本發(fā)明的第而個(gè)發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種廢水回收鎳工藝，使用上述的廢水回收鎳用離子交換樹脂。
通過采用上述技術(shù)方案，本申請廢水回收鎳工藝，長效穩(wěn)定的進(jìn)行廢水中鎳的回收，對濃度波動(dòng)大的廢水有較好的回收效率。綜上所述，本申請至少具備以下有益效果：本申請通過增韌層對離子交換樹脂的強(qiáng)度提升、對處理溶液濃度波動(dòng)時(shí)離子再分配、工藝失誤導(dǎo)致的高濃度液體接觸時(shí)的離子滲透阻擋，使得離子交換樹能在流化床等液體離子濃度波動(dòng)常見、波動(dòng)范圍大的工作環(huán)境中長期穩(wěn)定、高交換量的作業(yè)。
（發(fā)明人：麻洪明;周明杰;林小胡）
