[發明專利]導電聚合物固硫材料的制備及其在水處理中的應用

有效

• 申請號: 201610979990.7
• 申請日: 2016-11-08
• 公開（公告）號: CN106345437B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 王忠德;劉曄;楊慶鎖;林乃明;田思航;于學佳;田偉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/46;C02F1/461;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 張彩琴

本發明涉及本發明屬于水處理技術領域領域，具體的說是涉及導電聚合物固硫材料的制備方法及其在水中重金屬離子去除中的應用。制備導電聚合物固硫材料電極，在兩電極體系下通過施加電壓對重金屬離子進行吸附。本發明所提供的方法制備方法簡單，成本低，導電聚合物作為固硫材料提高導電性，降低還原電壓，加快反應速率，減少能耗，可以有效固定硫化物，防止硫化物擴散進入水中造成二次污染，不需要復雜的儀器設備，無需后續處理，吸附容量高，速率快，可同時用于去除水中的一種或多種鐵、錳、鈷、鎘、汞、鉛、銀、銅、鋅、砷、鎳等重金屬。

技術領域

本發明涉及本發明屬于水處理技術領域領域，具體的說是涉及導電聚合物固硫材料的制備方法及其在水中重金屬離子去除中的應用。

背景技術

隨著現代工業的發展，在重金屬的金屬的冶煉、加工過程中產生大量重金屬離子進入水體，鎘、鉛、鉻、銅、鎳等重金屬離子，難以生物降解，經人體吸收或攝入后，通常會在人體內積累，當達到一定量時則會引起疾病和生理失調，例如損害中樞神經系統，影響智力水平和記憶力，破壞血液組成，還將對肺、腎臟、肝臟等生命器官產生很大的危害。處理和去除廢水中的重金屬離子成為人類社會健康發展的迫切需求。

對重金屬離子的去除主要方法有化學沉淀法、微生物法、電解還原法、離子交換法、吸附法等。化學沉淀法和吸附法是目前最常用的分離重金屬離子的方法。

化學沉淀法主要是在水體中引入硫源形成硫化物沉淀，或者通過螯合效應形成螯合物，這種方法沉淀能力強，沉淀物穩定，操作簡便，成本低。但也存在一定的問題，硫化物沉淀顆粒度細，不好過濾，反應剩余的S^2-需要再次處理。螯合物螯合物在溶液中都是動態平衡的，平衡一旦被打破，螯合物就會繼續釋放金屬離子造成新的污染。

吸附法吸附被認為是最有效的方法，操作方便，吸附劑有導電聚合物、多孔材料等，主要是利用其較多的孔道、較大的比表面積來吸附重金屬離子，導電聚合物是一種具有共軛體系的高分子材料，經過摻雜的高分子聚合物具有好的導電性和電化學穩定性，其納米結構具有較大的表面積和豐富的官能團，使導電聚合物成為很好的吸附材料。這些材料對重金屬有較強的吸附作用，但吸附速度慢，吸附容量有限，對重金屬的去除效率不夠高。

為解決上述問題，本發明采用導電聚合物作為固硫材料用與水中重金屬處理，與現有技術相比具有以下優點：（1）導電聚合物作為固硫材料提高導電性，降低還原電壓，加快反應速率，減少能耗；（2）導電聚合物作為固硫材料可以有效固定硫化物，防止硫化物擴散進入水中造成二次污染；（3）導電聚合物成本低廉，合成簡便，環境友好；（4）該方法操作簡便，吸附速率快，吸附容量高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有水中重金屬處理方法的一些缺點，提供了導電聚合物固硫材料的制備方法及其在水中重金屬離子去除中的應用。

本發明是通過以下技術方案實現的：導電聚合物固硫材料的制備方法，包括如下步驟：

氯化鐵和氯化亞鐵在氨水環境下反應生成納米四氧化三鐵顆粒，然后采用納米四氧化三鐵顆粒作模板，加入聚合物單體，在氧化劑作用下聚合，形成導電聚合物，然后加入酸將模板去除，得到球殼狀的導電聚合物材料；后采用球磨法或者熱處理方法將導電聚合物和硫復合，即可得到導電聚合物固硫材料。

具體實施時，所述聚合物單體選自吡咯，苯胺，丙烯腈，噻吩中的一種。

進一步，氧化劑選自三氯化鐵、過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉中的一種。

進一步，所述的酸選自鹽酸、硫酸中的一種。

優選的，所述導電聚合物和硫的質量比為3:7~7:3。

為了更進一步的說明本發明的技術方案，本發明提供了所述的導電聚合物固硫材料在水中重金屬離子去除中的應用。