[發(fā)明專利]一種重金屬吸附復合膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410068134.7
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103833102A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 王曉煥
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院新疆理化技術(shù)研究所
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所 65106
• 代理人: 張莉

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種重金屬吸附復合膜及其制備方法，特別涉及一種具有“三明治結(jié)構(gòu)”的重金屬吸附復合膜及其制備方法。

背景技術(shù)

當前我國地表水體重金屬污染問題十分突出，鎘、鉛、銅、汞、鉻、鎳等重金屬超標現(xiàn)象非常嚴重。包括長江、黃河、珠江、湘江、海河、太湖等在內(nèi)的各大江河湖庫普遍受到不同程度的重金屬污染。由于重金屬具有高毒性、持久性和難降解性的特點，一旦進入人體，就很難去除，且會對人體產(chǎn)生致畸、致癌等多種危害，甚至可能造成對未來幾代人的影響。當前，水體重金屬污染問題已經(jīng)引起我國政府和民眾的高度關注。如何科學有效地治理被重金屬污染的水體已經(jīng)成為目前亟待解決的問題。

目前，國內(nèi)治理被重金屬污染的水體的主要措施有絮凝沉淀法和吸附法兩種。絮凝沉淀法是通過先往水體中投放燒堿、石灰、硫化鈉等沉淀劑，使水體中的重金屬離子以難溶鹽或氫氧化物沉淀的形式析出；然后投加絮凝劑（如聚合氯化鋁、FeCl₃、Al₂(SO₄)₃、FeSO₄、明礬等），使產(chǎn)生的細小顆粒沉淀混凝在一起，形成不溶于水的大顆粒沉淀，通過重力沉降到河床的底泥里。絮凝沉淀法能夠迅速降低水體中污染物的濃度，在點源污染治理中是比較成熟的技術(shù)，被普遍采用。但是，由于以難溶鹽、氫氧化物等形式沉降到河床底泥里的重金屬顆粒物還會慢慢地釋放，存在二次污染隱患。只有將河道底泥挖出，才能徹底清除污染，這就造成后期處理成本較高、施工難度很大等問題。因而，在河流、湖泊等流域性水體重金屬污染治理中，絮凝沉淀法是一種次優(yōu)的選擇。

吸附法是利用吸附劑材料的表面功能基團以及材料的高比表面積優(yōu)勢，將水體中的重金屬離子等污染物吸附到材料上，從而達到從水體中徹底清除污染物的目的。吸附法工藝簡單、效果穩(wěn)定，既不產(chǎn)生二次污染，也不存在沉淀區(qū)河道底泥的處置等問題，尤其適合用于大流量、低濃度污染物的去除。吸附法已經(jīng)成為目前國內(nèi)外應對各類突發(fā)性水污染事件首選的應急處理技術(shù)。但是，傳統(tǒng)的吸附材料（如：活性炭、活性氧化鋁、沸石、非金屬黏土礦等）多為粉體或者顆粒狀物，用其處理河流、湖泊等流域性水體重金屬污染時，污染物會隨著吸附劑顆粒沉降到河床底泥中，從而產(chǎn)生與混凝沉淀法相同的二次污染和后處理困難等問題。

以膜材料為吸附劑治理水體重金屬污染，具有操作方便、吸附速率快、后處理簡單、吸附之后不需要進行過濾（只需將膜從水中打撈出即可）、無二次污染、可以通過調(diào)節(jié)聚合物膜的組分對其功能化、分離產(chǎn)物易于回收等優(yōu)點。近年來，運用帶有功能基團（如：羥基、氨基、巰基、羧基等）的聚合物膜材料吸附去除水體中的重金屬離子受到研究者的廣泛關注。

但是，當前國內(nèi)所開發(fā)的吸附型膜材料在組成上多為單層膜，在構(gòu)成膜的成分上多為單組分膜和雙組分膜，少數(shù)是三組分或者多組分膜。例如：中國發(fā)明專利CN201110146164.1，2011.10.19所述的殼聚糖納米纖維膜就是由殼聚糖這一單一組分所制備而成的單層膜，中國發(fā)明專利CN102671555A，2012.09.19所述的殼聚糖/聚乙烯醇混合膜和CN200710056397.6，2008.0903所述的聚乙烯醇/氨基聚合物重金屬吸附膜都是由兩種組分所制備而成的單層膜，文獻“殼聚糖-海藻酸鈉/聚丙烯腈聚離子復合膜滲透汽化分離乙酸乙酯水溶液，馬曉華，許振良，魏永明，程亮，南京工業(yè)大學學報，2009，31（4）：65-68”所述的復合膜是由三種組分所制備的單層膜。從實際應用上看，單層膜材料在水體中長時間浸泡時容易出現(xiàn)膜中部分組分如殼聚糖等的溶解釋出問題；而從膜的綜合性能上看，三組分或者多組分膜的綜合性能通常要優(yōu)于單組分和雙組分膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)中單層重金屬吸附膜以及單組分、雙組分重金屬吸附膜材料自身的缺點，提供一種重金屬吸附復合膜及其制備方法，該復合膜是由兩層基膜和一層芯膜所組成，具有“三明治結(jié)構(gòu)”，其芯膜是由三種組分所組成。該復合膜在水體中能夠溶脹但不溶解，能夠懸浮于水體中，能夠吸附水體中的重金屬離子，吸附飽和之后將膜直接從水體中打撈出來即可。該復合膜對水體中Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺等重金屬離子的吸附容量大，去除效率高。負載Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺等重金屬離子后的復合膜，可以用稀酸溶液進行脫附再生，膜的再生性能好。