[發明專利]金屬離子納米吸附劑

無效

• 申請號: 201010242198.6
• 申請日: 2010-08-02
• 公開（公告）號: CN101890337A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 于輝;馬玉芹;翟慶洲;李曉東;徐鏡波
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;C02F1/28;C02F1/62;C02F101/22
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司 22001
• 代理人: 曲博

技術領域

本發明涉及一種金屬離子納米吸附劑，能夠吸附水體中的金屬離子，如Cr⁶⁺、Cd²⁺，屬于無機功能材料技術領域。

背景技術

近些年來，隨著工業化的發展，人類活動對其生存環境的破壞越來越嚴重。治理環境已經成為刻不容緩的任務，也是一項義不容辭的責任。水體的治理尤為迫切。水體中的某些重金屬元素，如鉻、鎘、鎳等，對人體都有較大的危害，所以水體中重金屬元素的吸附處理是當今水體治理中的一個重點。

EDTA(乙二胺四乙酸)是一種重要的螯合劑，能和堿金屬、稀土元素和過渡金屬等形成穩定的水溶性絡合物，并且，一個EDTA分子可以絡合4個金屬離子，因此，EDTA能夠作為一種重要的水處理劑。然而，由于EDTA在水中常常呈現為抱團狀，所以其分散性較差，吸附作用難以充分發揮；另外，僅僅以EDTA為水體治理吸附劑，吸附能力有限。

在《理化檢驗-化學分冊》2008年第44卷第1期上刊登了一篇由湛毅等人撰寫的題為“Zeolite-A沸石分子篩去除水體中重金屬污染物”的論文，該文獻公開了一項用Zeolite-A沸石分子篩吸附Pb²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺等金屬離子的技術。其吸附效果僅來自于分子篩本身的物理吸附。

SBA-15分子篩是一種以三嵌段共聚物為模板劑于酸性合成體系中制備的介孔材料，其孔徑尺寸在4.6～30.0nm范圍內，在現有納米分子篩材料中其孔徑最大，孔體積可達0.85cm³/g以上，比表面大，熱穩定性和水熱穩定性好，利于組裝操作，并且，在SBA-15分子篩內、外表面存在大量硅羥基，決定了SBA-15分子篩具有強于Zeolite-A沸石分子篩的吸附性，這又使得SBA-15分子篩成為一種良好的吸附材料。

發明內容

本發明的目的在于獲得一種吸附材料，利用螯合劑的絡合作用、分子篩的吸附作用實現水體中金屬離子的吸附，并且，所述螯合劑具有高度分散性。為此，我們發明了本發明之金屬離子納米吸附劑。

本發明之吸附劑其特征在于，在納米分子篩介孔中分布有螯合劑EDTA(乙二胺四乙酸)。

本發明之吸附劑的制備是這樣的，采用液相法將EDTA組裝到納米分子篩介孔中，主體是納米分子篩，客體是EDTA，二者構成一種復合物。

本發明其技術效果在于，EDTA分布在納米分子篩介孔中，由于介孔的限制，一方面消除EDTA的抱團現象，另一方面使得EDTA顆粒處于納米量級，所以，分散程度提高，比表面積提高，金屬離子與EDTA的接觸率提高，EDTA對金屬離子的絡合率也就提高，吸附作用得以加強。另外，由于本發明之吸附劑是一種復合物，其吸附作用來自于兩方面，一是納米分子篩的物理吸附，二是螯合劑EDTA的化學吸附，吸附劑的吸附作用進一步加強。而且可以通過確定適當的介孔孔徑，控制EDTA顆粒的納米尺寸，使EDTA表現出量子尺寸效應，使其又具有了物理吸附作用。

附圖說明

圖1是本發明之吸附劑的小角XRD曲線圖。圖2是本發明之吸附劑的SEM圖。圖3是pH值對本發明之吸附劑Cr⁶⁺吸附率的影響曲線圖。圖4是pH值對本發明之吸附劑Cd²⁺吸附率的影響曲線圖。圖5是溫度對本發明之吸附劑Cr⁶⁺吸附率的影響曲線圖。圖6是溫度對本發明之吸附劑Cd²⁺吸附率的影響曲線圖。圖7是時間對本發明之吸附劑Cr⁶⁺吸附率的影響曲線圖，該圖兼作為摘要附圖。圖8是時間對本發明之吸附劑Cd²⁺吸附率的影響曲線圖。

具體實施方式

本發明之吸附劑具體是這樣實現的，在納米分子篩介孔中分布有螯合劑EDTA(乙二胺四乙酸)，所述納米分子篩為SBA-15，所述吸附劑記為(SBA-15)-EDTA。

本發明之吸附劑的制備是這樣的，采用液相法，按需要量準確量取SBA-15粉末，將其加入到EDTA溶液中，磁力攪拌48h，過濾，洗滌，干燥，得到EDTA改性SBA-15，即(SBA-15)-EDTA，其中，主體是SBA-15納米分子篩，客體是EDTA，二者構成一種復合物。