三聚氰胺-醛聚合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及可用作液體凈化劑的聚合物。
[0002] 背景
[0003] 許多行業(yè)產(chǎn)生含有有害量的汞、鉛、鎘、銀、銅和鋅離子的大量廢水。重金屬污染對 公眾健康和環(huán)境造成嚴重威脅。接觸到受污染的水，甚至以非常低的金屬污染物濃度，可以 是有害的。法律規(guī)定各行業(yè)在將廢水排入公用水系統(tǒng)之前需降低其廢水中金屬污染物的濃 度。然而，現(xiàn)有技術(shù)可以是昂貴的和/或不足以滿足對于最大耐受廢水水平的新的且更嚴 格的法規(guī)要求。
[0004] 重金屬的毒性是眾所周知的。例如鉛（II)可以導(dǎo)致人的（尤其是兒童的）腦損 傷以及腎臟、肝臟和中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙。污染的飲用水特別值得關(guān)注，因此在全球范圍 內(nèi)飲用水中有毒金屬的最大可接受濃度被設(shè)定在非常低的水平。
[0005] 到2013年12月，歐共體指令98/83和世界衛(wèi)生組織（WHO)指南將自來水中的鉛 含量限值從50ppb降低到lOppb。
[0006] 認識到與低鉛濃度相關(guān)的對健康有害的影響，美國環(huán)境保護署（EPA)將干預(yù)水平 規(guī)定為15ppb，并且鉛在自來水和飲用水中的最高污染物水平目標(biāo)為零。
[0007] 鎘是環(huán)境問題中另一種有毒金屬；它會導(dǎo)致腎臟、肝臟和肺部損傷，是肺癌和與荷 爾蒙有關(guān)的癌癥的可能的人類致癌物。
[0008] 人們一直致力于開發(fā)水處理新技術(shù)。然而，價格低廉、高效、安全以及從水中快速 去除金屬污染物仍然是重大的挑戰(zhàn)。
[0009] 已經(jīng)開發(fā)了諸如沉淀、吸附、螯合、離子交換和反滲透的各種技術(shù)用于處理被金屬 物質(zhì)污染的水。
[0010] 已經(jīng)常規(guī)通過沉淀完成從水流中去除有毒金屬。通常，這種方法受困于需要長的 相互作用時間，沉淀所需的材料成本高，以及棄置所沉淀的材料的成本高。通過使用沉淀也 難以將金屬濃度降到非常低的水平。
[0011] 反滲透技術(shù)已用于某些應(yīng)用中，以從水中去除金屬污染物。然而，這種方法是昂貴 的、非選擇性的（去除所有離子）并且緩慢的，這使得它不適合于大型水處理。
[0012] 常規(guī)的離子交換樹脂是從水中去除有毒金屬的差的候選方法，因為它們也不加區(qū) 別地吸附在水中大量存在的無害離子，例如Na+、K+、Mg2+和Ca2+。
[0013] 將螯合離子交換樹脂或螯合聚合物用可以選擇性地只結(jié)合重金屬的特定官能團 改性。這些吸附劑能從水中迅速地去除有毒金屬。然而，通常，它們不能用于將金屬降低至 極低的濃度（低于lppb)，并且其高昂的材料成本限制了其大規(guī)模使用。
[0014] 因此，需要用于將液體（例如水）中的金屬水平降至極低濃度的經(jīng)濟有效、高效且 有選擇性的手段。本公開解決了該需求，并且具有相關(guān)的優(yōu)點。
[0015] 概述
[0016] 根據(jù)第一方面，提供了三聚氰胺-醛聚合物，其中該聚合物具有體積為約1. 5cm3/ g至5cm3/g的孔。
[0017] 根據(jù)第二方面，提供了降低液體樣品中金屬的量的方法，該方法包括使液體樣品 與如本文所述的三聚氰胺-醛聚合物接觸，由此形成聚合物金屬絡(luò)合物和經(jīng)凈化的液體樣 品的步驟，其中該經(jīng)凈化的液體樣品中金屬的量低于該液體樣品中金屬的量。
[0018] 根據(jù)第三方面，提供了用于制備如本文所述的三聚氰胺-醛聚合物的方法，該方 法包括使三聚氰胺與醛接觸，由此形成如本文所述的聚合物的步驟。
[0019] 如將在下面更詳細地討論的，本文所提供的三聚氰胺-醛聚合物具有對金屬（例 如，金屬和金屬離子）的非常高的親和力，這使得該聚合物在與含有一種或多種金屬的液 體接觸時能形成強的金屬絡(luò)合物。三聚氰胺-醛聚合物的強親和力可以用于從液體（例如 水）中去除金屬，例如鉛、銅、鎘和鈀。
[0020] 有利地，本文所述的三聚氰胺-醛聚合物在液體處理條件下是化學(xué)穩(wěn)定的，具有 高的金屬結(jié)合能力（超過600i!g/g)，表現(xiàn)出非常強的對金屬的親和力，并且可以循環(huán)使 用。即使在非常短的處理時間下，三聚氰胺-醛聚合物可以用于有效地將金屬污染物去除 至極低的濃度（〈〇.lppb)。
[0021] 定義
[0022] 本文所使用的下列詞語及術(shù)語應(yīng)具有所指明的含義：
[0023] 如本文所用，術(shù)語"烷基（alkylgroup) "其含義包括一價（"烷基（alkyl) "）和二 價（"亞烷基"）的直鏈或支鏈飽和脂肪族基團，其具有1至10個碳原子，例如，1、2、3、4、5、 6、7、8、9或10個碳原子。例如，術(shù)語烷基（alkyl)包括，但不限于，甲基、乙基、1-丙基、異丙 基、1-丁基、2-丁基、異丁基、叔丁基、戊基（amyl)、1，2-二甲基丙基、1，1-二甲基丙基、戊基 (pentyl)、異戊基、己基、4-甲基戊基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2, 2-二甲基 丁基、3, 3- 二甲基丁基、1，2- 二甲基丁基、1，3- 二甲基丁基、1，2, 2-二甲基丙基、1，1，2-二 甲基丙基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、庚基、1-甲基己基、2, 2-二甲基戊基、3, 3-二甲基戊 基、4, 4-二甲基戊基、1，2-二甲基戊基、1，3-二甲基戊基、1，4-二甲基戊基、1，2, 3-三甲基 丁基、1，1，2-三甲基丁基、1，1，3-三甲基丁基、5-甲基庚基、1-甲基庚基、辛基、壬基、癸基 等。
[0024] 術(shù)語"烯基（alkenylgroup) "其含義包括一價（"烯基（alkenyl) "）和二價（"亞 烯基"）的直鏈或支鏈不飽和脂肪族烴基，其具有2至10個碳原子，例如，2、3、4、5、6、7、8、9 或10個碳原子，并且在該烴基鏈任意位置上具有至少一個雙鍵，其具有（如適用）E、Z、順式 或反式的立體化學(xué)。烯基的實例包括但不限于乙烯基（ethenyl)、乙烯基（vinyl)、烯丙基、 1-甲基乙烯基、1-丙烯基、2_丙烯基、2_甲基-1-丙烯基、2_甲基-1-丙烯基、1_ 丁烯基、 丁烯基、3- 丁烯基、1，3- 丁二烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1，3-戊 二烯基、2, 4_戊二烯基、1，4_戊二烯基、3_甲基_2_ 丁烯基、1_己烯基、2_己烯基、3_己稀 基、1，3_己二烯基、1，4_己二烯基、2_甲基戊烯基、1_庚烯基、2_庚烯基、3_庚烯基、1_半稀 基、1-壬烯基、1-癸烯基等。
[0025] 如本文中所使用的術(shù)語"炔基（alkynylgroup) "其含義包括一價（"炔基 (alkynyl) "）和二價（"亞炔基"）的直鏈或支鏈不飽和的脂肪族烴基，其具有2至10個碳 原子并且在碳鏈任意位置上具有至少一個三鍵。炔基的實例包括但不限于乙炔基、1-丙炔 基、1 _ 丁炔基、2_ 丁炔基、1-甲基-2- 丁炔基、3-甲基-1- 丁炔、1-戊炔基、1-己炔基、甲基 戊炔基、1_庚炔基、2_庚炔基、1-辛炔基、2-辛炔基、1-壬基、1-癸炔基等。
[0026] 如本文所用，術(shù)語"環(huán)烷基"是指環(huán)狀飽和脂肪族基團并且其含義包括一價（"環(huán) 烷基"）和二價（"亞環(huán)烷基"）的飽和的單環(huán)、雙環(huán)、多環(huán)或稠合多環(huán)烴基，其具有3至10 個碳原子，例如，3、4、5、6、7、8、9或10個碳原子。環(huán)烷基的實例包括但不限于環(huán)丙基、2-甲 基環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、2-甲基環(huán)戊基、3-甲基環(huán)戊基、環(huán)己基等。
[0027] 如本文所用，術(shù)語"芳基（aromaticgroup) "，或者諸如"芳基（aryl) "或"亞芳基" 的變體是