[發明專利]一種多巴胺改性海泡石吸附劑的制備方法

在審

• 申請號: 201510616013.6
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN105195085A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 韓君;徐愿堅;呂學欠;邢陽;周建強;趙明陽;楊立鵬;王獻德;陳衛文;高濤
• 申請（專利權）人: 北京新源環境有限公司
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/30
• 代理公司: 北京易正達專利代理有限責任公司 11518
• 代理人: 路遠

技術領域

本發明涉及一種多巴胺改性海泡石吸附劑的制備方法。

背景技術

改革開放以來，隨著我國經濟的快速發展，土壤重金屬污染日益嚴重，污染事件頻發。如何治理土壤中的重金屬污染成了人們研究的熱點，研發重金屬高吸附材料為治理土壤中重金屬污染提供了技術保障。

土壤被重金屬污染后，肥力退化，農作物的產量和質量均降低，水環境也會受到一定程度的影響。重金屬還可以通過食物鏈在人和生物體內富集，對人體的健康造成威脅，影響社會經濟的可持續發展。化學鈍化修復法主要是通過添加化學鈍化劑，使土壤中的重金屬發生吸附、沉淀、氧化還原、絡合和沉淀等一系列反應，改變重金屬在土壤中的賦存狀態，降低它們的可遷移性和生物可利用性，從而修復被重金屬污染的土壤。

化學鈍化法的關鍵在于選擇合適、高效的化學鈍化劑，鈍化劑可以分為有機鈍化劑和無機鈍化劑。與有機鈍化劑相比，無機鈍化劑種類較多且在土壤重金屬治理中應用更為廣泛。根據不同的性質和來源，可以將無極鈍化劑分為堿性材料、磷酸鹽類、粘土礦物、工業副產品四類。堿性材料主要包括石灰、碳酸鈣和硅酸鈣等，磷酸鹽類主要包括羥基磷灰石、磷酸鹽等，粘土礦物主要包括海泡石、凹凸棒和高嶺石等，工業副產品包括赤泥、粉煤灰、白云石殘渣等。

海泡石是一種天然纖維狀含水的鎂質硅酸鹽粘土礦物，屬于單斜假斜方系，化學式為Mg₈Si₁₂O₃₀(OH)₄(OH₂)₄·8H₂O。海泡石結構非常獨特，硅氧四面體和鎂氧八面體相互交替于其結構單元中，兼有層狀和鏈狀結構。因為這種獨特的結構，海泡石的比表面積高，孔隙率大，催化性、流變性和吸附性都很好，可以吸附大量的極性物質，具有廣闊的應用前景。世界上已探明的海泡石儲量有5000多萬噸，大量存在于西班牙、土耳其、美國、法國、朝鮮、中國等地。經過多年勘測，我國已發現海泡石儲量1200萬噸，占世界的25％。我國海泡石主要分為熱液型和粘土型兩種，其中，熱液型主要分布在河北、河南、陜西等地，粘土型主要分布在瀏陽、湘潭、寧鄉等地。

天然海泡石中含有雜質，晶體中的孔道由于受到一定程度的擠壓會發生堵塞，這些使天然海泡石的應用受到了限制。經過活化改性可以顯著提高海泡石的應用效果和效率。目前，較常用的改性方法包括：酸改性、表面有機改性、熱改性、離子交換改性、礦物改性等。多巴胺價格低廉，性能優異，備受研發人員的青睞。自從2007年Science上刊登出關于不同基體表面修飾多巴胺的文章之后，采用多巴胺對材料表面進行改性研究引發了人們的廣泛興趣。聚多巴胺結構中的鄰苯二酚基團和氮雜環原子可以有效地吸附帶電荷的金屬離子，因此，采用多巴胺對海泡石進行改性可以提高海泡石對重金屬的吸附能力。

據報道，蘇小麗等選用十六烷基三甲基溴化銨對江西樂平的海泡石進行改性，改性后的海泡石比表面積是未改性的4.5倍。Mehmet采用3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷對海泡石進行有機改性，改性后的海泡石對Zn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺和Cd²⁺的吸附容量分別為2.167×10^-4,1.870×10^-4,1.865×10^-4,1.193×10^-4,0.979×10^-4和0.445×10^-4mol/g。徐愿堅等人采用巰丙基三甲氧基硅烷對海泡石進行修飾，發現巰基修飾的海泡石對溶液中的鉛和鎘吸附效果很好，修飾后的海泡石對鉛和鎘的飽和吸附量分別可以達到120mg/g和35mg/g。

多巴胺，4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚，分子式C₆H₃(OH)₂-CH₂-CH₂-NH₂，常以鹽酸鹽形式使用，為白色或類白色有光澤的結晶，無臭，味微苦。露置空氣中及遇光色漸變深。在水中易溶，在無水乙醇中微溶，在氯仿或乙醚中極微溶解。熔點243℃～249℃。