[發明專利]一種用擴寬片層間距的過渡金屬硫化物吸附汞離子的方法

在審

• 申請號: 201610318002.4
• 申請日: 2016-05-13
• 公開（公告）號: CN107362767A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 艾可龍;阮長平;逯樂慧
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/30;B01J20/34;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明涉及一種汞離子吸附劑領域，具體涉及一種用擴寬片層間距的過渡金屬硫化物吸附汞離子的方法。

背景技術

高效地去除水體汞離子仍然是公眾健康和環境保護面臨的一個重大挑戰。對于汞離子去除來說，采用吸附劑吸附去除汞離子是當前最為有效的途徑。當前商業化的吸附劑主要有活性炭、沸石、粘土等，然而這些吸附劑通常具有低的汞離子吸附容量、差的選擇性、弱的結合能力等缺點。基于此，當前解決辦法分為三類：一是將S嫁接到許多具有多孔結構、大的比表面積的吸附材料中，以提高汞離子吸附性能。例如通過將S引入活性碳、多孔二氧化硅材料中；二是合成本身含有S的多孔材料，例如合成帶有S的有機金屬框架材料、含有S的共價有機多孔材料；三是合成貴金屬類的氣溶膠，例如Pt-S氣溶膠等。盡管如此，這些方法往往需要多步的合成、復雜的制備過程和昂貴的前驅體等。

過渡金屬硫化物是一類具有片層結構的金屬硫化物，在其片層內部有S-M-S的三明治結構組成，硫原子與過渡金屬形成緊密的共價鍵，而片層之間僅僅存在微弱的范德華力。過渡金屬硫化物包含大量的S元素，因此是一種潛在的吸附劑。但是，這種硫化物的片層之間的間距小于汞離子的水合直徑，因此過渡金屬硫化物很難直接用于汞離子的吸附。例如，研究最為廣泛的過渡金屬硫化鉬材料片層之間的間距只有0.29納米，小于汞離子的水合直徑(如圖1所示)。

發明內容

本發明要解決現有技術中傳統過渡金屬硫化物很難直接用于汞離子的吸附 的技術問題，提供一種用擴寬片層間距的過渡金屬硫化物吸附汞離子的方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：

一種用擴寬片層間距的過渡金屬硫化物吸附汞離子的方法，包括以下步驟：

步驟1、選取擴寬片層間距的過渡金屬硫化物作為汞離子吸附劑；所述擴寬片層間距的過渡金屬硫化物的片層間距大于汞離子的水合直徑；

步驟2-1、將選取的擴寬片層間距的過渡金屬硫化物粉體分散到含有汞離子的水中，攪拌，吸附，去上清后完成汞離子的吸附；

或步驟2-2、將選取的擴寬片層間距的過渡金屬硫化物粉體裝載進入柱子中，制作成吸附柱，再將含有汞離子的廢水通過吸附柱完成汞離子的吸附。

在上述技術方案中，所述擴寬片層間距的過渡金屬硫化物的片層間距為0.35nm-1.2nm。

在上述技術方案中，所述擴寬片層間距的過渡金屬硫化物為MoS₂、WS₂或TaS₂。

在上述技術方案中，將吸附了汞離子的擴寬片層間距的過渡金屬硫化物浸入到鹽酸溶液中，再用水洗掉鹽酸，重復3次以上，使得汞離子從吸附劑中去除。

本發明的有益效果是：

本發明提供的一種用擴寬片層間距的過渡金屬硫化物吸附汞離子的方法是使用片層間距大于汞離子的水合直徑的大片層結構的過渡金屬硫化物吸附汞離子，當過渡金屬硫化物的片層間距大于汞離子的水合直徑時，汞離子能有效地與過渡金屬硫化物內部的S元素通過配位的作用相互結合，使得汞離子能有效地進入過渡金屬硫化物內部而被有效地吸附，從而使汞離子的吸附效果得到了極大的增加。以MoS₂為例，如圖2所示，具有擴寬片層間距的MoS₂的片層間距為0.615納米，大于汞離子水合直徑，因此使得其片層內部能吸附大量的汞離子。

所述擴寬片層間距的過渡金屬硫化物可以直接用于水體中汞離子高效的吸附劑，也可以直接作為載體和吸附劑填充到相應的柱子中進行流動水樣的處理。

本發明中采用一系列的片層間距在0.35nm-1.2nm之間的擴寬片層間距的過渡金屬硫化物例如MoS₂、WS₂或TaS₂作為汞離子吸附劑，均具有非常好的吸附作用。

基于環境負荷、經濟的角度考慮，汞離子吸附劑的重生具有重要的意義。本發明通過將吸附了汞離子的擴寬片層間距的過渡金屬硫化物采用鹽酸清洗的方法，使得汞離子從吸附劑中去除，使其吸附汞離子的能力得到有效地恢復。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1為現有MoS₂的片層結構圖，其片層間距小于汞離子的水合直徑。

圖2中a-d是擴寬片層間距的MoS₂，e-h是具有正常片層結構的MoS₂。

圖3用擴寬片層間距的過渡金屬硫化物吸附柱處理含汞離子廢水的示意圖。