一種高分子樹脂在去除果蔬汁中重金屬離子的用途制造技術

本發明專利技術提供了一種高分子樹脂在去除果蔬汁中重金屬離子方面的用途，所述高分子樹脂其為交聯芐基巰基化、芐基亞胺二乙酸基化、芐胺基亞甲基磷酸基化和三價鐵離子負載在芐胺基亞甲基磷酸基上的聚苯乙烯高分子樹脂；本發明專利技術將研制成功得到的交聯芐基巰基化、芐基亞胺二乙酸基化、芐胺基亞甲基磷酸基化和三價鐵離子負載在芐胺基亞甲基磷酸上的具有多種螯合基團的功能化樹脂用于去除果蔬汁中的重金屬離子。結果表明，這種樹脂能夠同時將果蔬汁中的存在形式較為復雜的重金屬元素同時去除。去除效果明顯，去除率高。使用方便。適合現場、大批量使用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及高分子樹脂
，具體地說，涉及一種交聯芐基巰基化、芐基亞胺二乙酸基化、芐胺基亞甲基磷酸基化和三價鐵離子負載在芐胺基亞甲基磷酸基上的聚苯乙烯高分子樹脂的用途。
技術介紹
近30年來我國經濟的迅猛發展造成了嚴重的環境污染。重金屬殘留是最嚴重的污染形式之一。化學上把密度大于4.5克/立方厘米的金屬稱為重金屬。原子量大于55的金屬一般為重金屬。銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、鉻、釩、鈮、鉭、鈦、錳、鎘、汞、鎢、鉬、金和銀等是主要的重金屬元素。盡管錳、銅、鋅等重金屬是生命活動必需的微量元素，但是大部分重金屬如汞、鉛、鎘等對人體都是有害的，而且所有重金屬超過一定濃度時都具有很強的毒性。重金屬污染是指由重金屬或其化合物造成的環境污染，主要是由于采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。重金屬將土壤、大氣和水體污染以后，將進入食物鏈，最終進入人體。由于生物放大效應，食物鏈從低級向高級的進展過程中，重金屬等有害物質的含量越來越大。重金屬離子在人體內的蓄積將給人體帶來難以修復的損傷，劑量大時會直接導致死亡。在“世界十大污染事件”中，“水俁病”事件和“痛痛病”事件分別是由重金屬汞和鎘引起的。重金屬殘留造成的巨大危害已經使得人們不得不正視它的存在、并努力尋找解決辦法。 由于土壤和水體被重金屬污染，植物的種植和栽培毫無疑問將受到影響。與人類生活密切相關的水果和蔬菜同樣不能幸免。以蘋果為例，據對我國蘋果主產地-山東地區出產的蘋果的研究分析表明氟、汞和鉻的檢出率為100％，鉛、錫、砷的檢出率均超過93％，汞、鉛和錫的超標率分別為1.47％、11.29％和8.06％。水果和蔬菜中的重金屬主要來源于土壤、灌溉用水、施用的農藥和肥料、水果和蔬菜自身對重金屬的富集以及工業生產中“廢水、廢氣、廢渣”的污染。水果和蔬菜中的重金屬超標直接影響到了果汁、蔬菜汁等相關產業。果汁和蔬菜汁還存在在加工過程中被重金屬污染的可能。 隨著農業科技的最新成果不斷應用于生產，我國水果和蔬菜的單產和總產量不斷創出歷史新高。果汁和蔬菜汁已經稱為我國重要的產業。據統計，我國蘋果濃縮汁的產量已經占到世界總產量的40％以上，出口量占世界貿易總量的一半以上。因此，果汁和蔬菜汁中的重金屬殘留必需引起足夠的重視。國家標準局頒布的《果、蔬汁飲料衛生標準》(GB 19297-2003)明確規定了重金屬的限量指標為砷(As)≤0.2mg/kg、鉛(Pb)≤0.05mg/kg、銅(Cu)≤5.0mg/kg。此外，國家標準局還就具體的果汁頒布了具體的標準，其中也對重金屬限量進行了明確的限定。 目前一般采用吸附法、離子交換處理法和螯合樹脂法等方法去除果汁或蔬菜汁中的重金屬離子。 吸附法是利用吸附劑的獨特結構，通過表面吸附、表面電相互作用或形成表面氫鍵等形式將果汁或蔬菜汁中的重金屬離子除去的方法。常用的吸附劑有活性炭纖維、膨潤土和大孔吸附樹脂等。 離子交換處理法是利用離子交換劑去除重金屬離子的方法。離子交換是靠交換劑自身攜帶的能自由移動的離子與被處理的果汁或蔬菜汁中的重金屬離子進行交換來實現的。推動離子交換的動力是離子間的濃度差和交換劑上的功能基團對重金屬離子的親和能力。多數情況下被處理溶液中的重金屬離子是先被吸附、再被交換。因此，離子交換劑具有吸附、交換雙重功效。常用的離子交換劑有離子交換樹脂、離子交換纖維和沸石等。 螯合樹脂去除法是利用改性高分子樹脂上的含有氧、氮、硫等元素的官能團能與果汁或蔬菜汁中的重金屬離子形成穩定的螯合物的原理來達到去除重金屬離子的目的。常用的螯合型樹脂包括芐亞胺二乙酸型螯合樹脂、巰基型螯合樹脂、胺基型螯合樹脂、芐胺基磷酸型螯合樹脂和負載有三價鐵離子和/或三價鑭離子的芐胺基磷酸型螯合樹脂。 隨著生物化學理論和技術的不斷進步和創新，目前已經出現了生物體借助化學作用去除重金屬離子的方法。該方法的機理可能是細胞外富集/沉積、細胞表面吸附或絡合、細胞內富集等。去除重金屬離子的過程可能包括靜電吸引、絡合、離子交換、微沉淀、氧化還原反應等各過程。 上述用來去除果汁或蔬菜汁中的重金屬離子的方法都存在或多或少的缺點，這些缺點限制了它們在實際生產中的推廣和應用。 對于吸附法而言，果汁和蔬菜汁中的有效成份較易被吸附、重金屬離子較難被吸附等原因使得吸附法的應用受到了很大的限制。當使用活性碳纖維和膨潤土為吸附劑時，果汁或蔬菜汁容易產生二次污染；當使用大孔吸附樹脂為吸附劑時，吸附速率和洗脫速率都比較慢，效率低下。同時，吸附劑的再生循環不易實現。 對于離子交換處理法而言，離子交換劑一般都呈現出一定的酸堿性，這對果汁或蔬菜汁中的有效成份具有一定的破壞作用；離子交換劑本身攜帶的電荷也有可能對果汁或蔬菜汁中的有效成份產生影響，可能是引起果汁或蔬菜汁后混濁的原因之一。這就限制了離子交換法在去除果汁或蔬菜汁中的重金屬離子方面的應用。 對于螯合樹脂法來說，由于果汁或蔬菜汁中的鉛、鎘、汞和銅元素一般以陽離子形式存在而砷元素可能以陽離子或陰離子存在，重金屬相對復雜的存在形式使得必須聯合使用多種螯合樹脂才能將其去除。這不僅增加了成本，延長了操作時間，也使得螯合樹脂的再生循環無法方便地實現。 對生物化學方法而言，主要問題是去除重金屬元素的理論尚不成熟、對參與金屬絡合的細胞組分構成及生物合成過程不清楚、缺乏重金屬元素被吸附或絡合的動力學數據、無法進行過程設計和放大以及經濟衡算等。這些問題使得利用生物化學方法去除重金屬離子的方法尚難走出實驗室。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供含多種螯合基團的功能化樹脂在去除果蔬汁中重金屬離子方面的用途及其應用方法。 一種高分子樹脂在去除果蔬汁中重金屬離子方面的用途，本專利技術的高分子樹脂，其為交聯芐基巰基化、芐基亞胺二乙酸基化、芐胺基亞甲基磷酸基化和三價鐵離子負載在芐胺基亞甲基磷酸基上的聚苯乙烯高分子樹脂。 所述高分子樹脂采用如下方法制備 1)將交聯氯甲基化聚苯乙烯樹脂A用醇純化后，再用低極性有機溶劑溶脹，然后在pH為9-10的條件下，將溶脹后的樹脂A與氨的飽和醇溶液反應，使70％-80％的氯甲基轉化為芐胺基，得到交聯氯甲基化和芐胺基化的聚苯乙烯樹脂B； 2)將樹脂B用醇純化后，再用低極性有機溶劑溶脹，然后將溶脹后的樹脂B與硫脲的醇溶液反應，使剩余的氯甲基完全轉化為芐基硫脲基，得到交聯芐胺基化和芐基硫脲基化的聚苯乙烯樹脂C； 3)將樹脂C用醇純化后，在pH為9-10的條件下，將溶脹后的樹脂C與氯乙酸鈉溶液反應；將得到的樹脂用水洗滌至洗滌液的pH值為6-7；然后將樹脂用鹽酸溶液浸泡后過濾；將得到的樹脂用水洗滌至洗滌液的pH值為6-7后過濾；然后將得到的樹脂與氫氧化鈉溶液反應，使45％-55％的芐胺基轉化為芐基亞胺二乙酸鈉鹽，同時將芐基硫脲基轉化為芐基巰基鈉鹽，得到交聯芐胺基化、芐基巰基鈉鹽化和芐基亞胺二乙酸鈉鹽化的聚苯乙烯樹脂D； 4)將樹脂D用醇純化后，再用醇溶脹，然后將溶脹后的樹脂D在醇類溶劑中與亞磷酸、多聚甲醛和濃鹽酸反應，將剩余的芐胺基全部轉化為芐胺基亞甲基磷酸基，同時將芐基巰基鈉鹽轉化為芐基巰基，芐基亞胺二乙酸鈉鹽轉化為芐基亞胺二乙酸基，得到交聯芐基巰基化、芐基亞胺二乙酸基化和芐胺基亞甲基磷酸基化的聚苯乙烯樹脂E本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高分子樹脂在去除果蔬汁中重金屬離子方面的用途，其特征在于所述高分子樹脂為交聯芐基巰基化、芐基亞胺二乙酸基化、芐胺基亞甲基磷酸基化和三價鐵離子負載在芐胺基亞甲基磷酸基上的高分子樹脂。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：高源，許峰，
申請(專利權)人：北京歐凱納斯科技有限公司，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]