[發明專利]一種超痕量Hg(Ⅱ)去除方法

有效

• 申請號: 201410594955.4
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104310522A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 羅峰;羅明標;陳景麗;李建強;劉淑娟
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/62;B01J20/22;B01J20/30
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及含Hg(Ⅱ)水體的處理方法，特別涉及水體中超痕量Hg(Ⅱ)去除方法。

背景技術

隨著人類現代化進程的加快，重金屬污染已成為水環境面臨的污染問題之一。其中，汞是一種有劇毒的重金屬元素，氯堿工業、有色金屬冶煉工業、造紙工業、儀器儀表制造業等生產過程都會產生大量的含汞廢水，可能造成水體環境污染、對人類的生存與發展構成嚴重的威脅。環境中尤其是水體中的痕量汞可以通過生物富集、生物放大和生物甲基化作用，生成有機汞化合物在生物體中積聚，有強烈的神經毒性和遺傳毒性。即使在低濃度時，也會造成肝、腎、胃腸道的功能減退，神經系統損傷。因此，去除水體中的超痕量汞對環境及人類健康具有重要作用。

對于含汞水體，目前常用的治理方法包括硫化汞沉淀法、絮凝-共沉淀法、還原法、膜分離法、離子交換法以及吸附法等。其中，吸附法因其簡單、便捷、高效而廣受關注。研究結果表明多種材料均可作為吸附劑用于水體中Hg²⁺的去除，包括黏土、活性炭、聚合物、分子篩、生物吸附劑等。但是這些材料對汞的親和力較弱、吸附容量較低、基本無選擇性、吸附效果不佳、容易造成二次污染，且在低濃度時對Hg(Ⅱ)沒有吸附效果。

MOFs材料具有新穎的拓撲結構，具有高孔隙率、大比表面積、孔徑可調、可功能化后修飾等性能，使得MOFs材料在去除水中超痕量Hg(Ⅱ)方面具有潛在應用價值。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明提供了一種含汞水溶液處理方法，對低濃度（ppb級）含汞水溶液具有優良的去除效果，使處理后的水溶液達到國家廢水排放標準，甚至達到一級飲用水標準。該方法工藝簡單、操作成本低、處理效果顯著且不會引起二次污染。

為解決上述技術問題，本發明采用了下述技術方案：

一種超痕量Hg(Ⅱ)去除方法，其特征在于：將一種羥基修飾的MOF材料浸泡在含有超痕量Hg(Ⅱ)（100ppb以下）的水溶液中。所述MOF（即metal-organic?framework）材料是金屬-有機框架材料。所述羥基修飾的MOF材料的分子式為Zn(HO-m-C₆H₄(COO)₂(L)（其中Zn為金屬鋅離子，HO-m-C₆H₄(COO)₂為5-羥基間苯二甲酸陰離子，L為一種酰胺雙吡啶配體，化學式為N4,N4'-di(pyridin-4-yl)biphenyl-?N4,N4'-?dicarboxamide），將此材料作為一種吸附劑吸附水溶液中的微量汞離子。

其步驟為：首先調節含Hg(Ⅱ)離子廢水的pH，然后加入羥基修飾的MOF材料，最后放入恒溫振蕩器中振蕩。

采用HCl（3M)和NH₃·H₂O(1：1)調節汞離子水溶液的酸度。

所述pH的數值為1-7；優選為4-7，最佳pH為5。

廢水中汞離子的濃度為0.005-0.1μg/mL。

振蕩吸附時間20-40分鐘，溫度25-35℃。

廢水中羥基修飾的MOF材料的添加量為：0.05mg/ml。

所述羥基修飾的MOF材料由以下步驟制得：

（1）酰胺雙吡啶配體L的合成

1）干燥DMF?(N,N-二甲基甲酰胺）、二氯甲烷、三乙胺；

2）稱取2.42g?4,4-聯苯二甲酸，置于250mL圓底燒瓶中，滴加2-3滴干燥的DMF，蓋上玻璃塞；

3）向1000ml的玻璃杯中倒入200mL二甲基硅油，再將步驟2）中的圓底燒瓶置于玻璃杯中。向圓底燒瓶內加入15mL二氯亞砜后，于160℃條件下冷凝回流2小時；

4）對步驟3）中的反應產物進行真空抽濾；

5)抽濾完成后，向圓底燒瓶中加入40mL混有1.88g4-氨基吡啶且經過處理的二氯甲烷，攪拌反應5分鐘后，再加入4.5mL三乙胺，密封冰浴2小時，更改為裝置1，于120℃加熱冷凝回流3小時;

6)將圓底燒瓶中產物取出，用NaHCO₃溶液沖洗抽濾，自然晾干得酰胺雙吡啶配體L;

（2）MOF材料的合成