[發(fā)明專利]一種重金屬離子吸附劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310162267.6
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103212387A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊靜;梁士堯;吳春來;朱桂芬;姜聚慧;張霞;張潔;李睿;孫建美
• 申請（專利權(quán)）人: 河南師范大學
• 主分類號: B01J20/286
• 分類號: B01J20/286;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原專利有限責任公司 41107
• 代理人: 路寬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固相萃取技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種重金屬離子吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

汞是環(huán)境中常見的危害嚴重的重金屬污染物。污染水體中的汞主要來源于金屬冶煉、煤的燃燒、電池和熒光燈制造、顏料、塑料、食鹽電解及軍工等廢水。無機汞會在水體微生物的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿蟮挠袡C汞，痕量的有機汞會通過食物鏈在人和高級動物體內(nèi)蓄積。有機汞除了會對神經(jīng)系統(tǒng)造成危害外，還會導致各種類型的基因突變。因此環(huán)境中痕量汞的檢測和去除具有非常重要的意義。由于環(huán)境水、土、大氣樣品中汞的含量低，成分復雜，基體干擾較大，普通分析方法由于靈敏度低難以檢測其中的汞，即使借助于原子吸收、原子熒光、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀等靈敏度高、選擇性好的儀器測定時也需要對樣品進行分離富集前處理。樣品前處理可以富集待測物，排除干擾物質(zhì)，它是環(huán)境分析中不可缺少的環(huán)節(jié)。常見的樣品前處理技術(shù)如液-液萃取、沉淀分離、共沉淀等方法操作程序復雜、工作量大、耗時長、難以自動化、重現(xiàn)性差，并且要消耗大量有機溶劑和試劑。固相萃取技術(shù)是近年來發(fā)展起來的樣品前處理技術(shù)之一，具有回收率高、富集倍率高、有機溶劑和試劑消耗量少、省時省力、便于實現(xiàn)自動化處理等優(yōu)點。固相萃取技術(shù)的核心是固相萃取劑的選擇，它直接影響萃取效果。目前，對汞的固相萃取中，多采用C₁₈鍵合硅膠柱或陽離子交換樹脂，這種方法選擇性不好。也有把有機試劑鍵合到硅膠表面制成固相萃取劑用于汞的富集，但是它們平衡時間長、富集倍率較低，如Desalination24(2009)257-274，該文獻記載通過三步反應(yīng)把一種胺類化合物Tetraethylenepentamine鍵合到硅膠表面，在pH=2時富集Hg(II)，平衡時間需要1h。因此，開發(fā)選擇性好、平衡時間短且可富集極低濃度汞的固相萃取劑對保護環(huán)境具有重要意義。另一方面，我國屬于貧水國，水體中的汞污染問題，越來越受到人們的重視。被汞污染的水體中汞的含量雖然很低，但對人體的危害極大，因此需要對低濃度的含汞廢水進行深度處理。常用的處理方法如活性炭吸附法，利用率不高且沒有選擇性、不易再生。離子交換等方法對痕量汞去除效果不夠好。因此，開發(fā)出一種對水樣中低濃度Hg(II)選擇吸附性好，吸附速率快且容易再生的固相萃取劑非常有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種重金屬離子吸附劑，該重金屬離子吸附劑可選擇性地吸附樣品中低濃度的Hg(II)，吸附速率快，吸附后容易再生，可多次循環(huán)使用，是一種理想的快速分離富集樣品中痕量汞的固相萃取劑。

本發(fā)明解決的另一個技術(shù)問題是提供了一種合成過程簡單且易于控制的重金屬離子吸附劑的制備方法。

本發(fā)明還解決的技術(shù)問題是該重金屬離子吸附劑在含Hg(II)樣品固相萃取或深度凈化中的應(yīng)用，重金屬離子吸附劑作為Hg(II)的固相萃取劑使用時富集率高，選擇性好，可富集水體中濃度低至0.0044mg/L的Hg(II)，重金屬離子吸附劑作為水凈化材料使用時，可用于水中痕量Hg(II)的凈化，其過程速度快且效果好。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種重金屬離子吸附劑，其特征在于：所述的重金屬離子吸附劑是將有機試劑2-[(5-溴-2-吡啶)偶氮]-5-(二乙氨基)苯酚（5-Br-DEPAP）聯(lián)結(jié)到氨丙基硅膠表面形成的5-Br-DEPAP功能化硅膠。

本發(fā)明所述的重金屬離子吸附劑的制備方法主要包括以下步驟：(1)?取經(jīng)鹽酸活化預處理且干燥后的活化硅膠加入到三頸圓底燒瓶，分別加入無水甲苯和氨丙基三乙氧基硅烷，在80℃下攪拌反應(yīng)7h，冷卻后抽濾，產(chǎn)品依次用甲苯、乙醇、丙酮洗滌至無膠狀物存在，制得氨丙基硅膠，抽濾得濾餅，真空干燥并在真空干燥器中冷卻，然后置于普通干燥器中保存?zhèn)溆茫?(2)?在燒瓶中依次加入氨丙基硅膠、無水乙醇、無水甲苯、5-Br-DEPAP和三乙胺，其中氨丙基硅膠和5-Br-DEPAP的質(zhì)量比為m（氨丙基硅膠）：m（5-Br-DEPAP）=?1：0.1-1，?70-90℃加熱攪拌回流反應(yīng)8-20h，過濾產(chǎn)物，用甲苯、乙醇、乙醚、去離子水洗滌至濾液無色，70℃真空干燥得到5-Br-DEPAP功能化硅膠。