[發明專利]一種磁性除砷固體螯合劑的制備方法

有效

• 申請號: 201710135760.7
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN108568285B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 范力仁;趙攻城;劉駿龍;歐陽光明
• 申請（專利權）人: 武漢中地金盾環境科技有限公司
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;C02F1/28;B01J20/30;B01J20/28
• 代理公司: 汕頭市南粵專利商標事務所(特殊普通合伙) 44301
• 代理人: 余飛峰

本發明涉及一種磁性除砷固體螯合劑粉體材料及其制備方法，粒徑范圍為0.5?500.0μm，所述方法選用內部包覆磁性材料的SiO₂顆粒作為核殼材料基體，通過表面修飾在殼層上引入膦酸官能團，再絡合對砷具有親和性的金屬離子，制得新型磁性除砷固體螯合劑粉體材料。該螯合劑結構穩定，應用范圍廣，螯合捕集能力強，在水土中、土壤中或者固液懸?。ɑ旌希w系中對砷氧根離子可進行選擇性吸附分離與富集，同時具有能快速被磁鐵或者磁選裝置從水體、土壤、固液懸浮體系中分離出來，便于再生重復利用，成本低，能夠廣泛應用于土壤等復雜體系或者礦選設備進行自動化大規模金屬離子分離的優點，適用于環境保護、污染治理、生物分離、礦選等行業。

技術領域

本發明涉及一種磁性除砷固體螯合劑的制備方法，此類螯合劑能將水土中、土壤中或者固液虛?。ɑ旌希w系中的砷氧根離子進行選擇性吸附分離與富集。本方法屬于環境化學領域。

背景技術

As是一種劇毒、致癌元素。礦產的開發和冶煉、含As農藥和肥料的使用等，使砷進入到環境中，并在土壤中逐漸累積。由于砷和重金屬一樣在環境中具有不可降解性和相對穩定性，進入土壤后難以消除。As由于在土壤中主要以陰離子形式存在，相比其它重金屬污染土壤的修復難度更大。在土壤中，As(Ⅲ)對作物的毒性大于無機As(Ⅴ)。As與巰基具有高度的親和力，故As能與含巰基的蛋白質、氨基酸、酶類結合，嚴重干擾其生物活性；As原子結構與磷相似，增加土壤中的As，能使植物對磷的吸收減少，干擾作物對磷的代謝途徑。如何緩解或者解決土壤的重金屬污染成了全球關注的棘手問題。

目前為止，主要有植物修復、化學固定修復和化學萃取修復等方法。實際上，植物修復土壤需要很長時間；化學固定不能夠去除土壤中的重金屬，當土壤條件改變時，重金屬有重新溶出活化的風險；化學萃取，尤其是用到強酸萃取會導致土壤組分的嚴重破壞。吸附法是利用固體吸附材料在與含砷體系的接觸過程中，有選擇性地吸附砷氧根離子，吸附后的材料用酸或者堿進行洗脫再生，從而實現砷氧根離子的分離和富集。膦酸金屬絡合物中心金屬離子尚未配位的位點對砷氧根離子具有很強的螯合捕集作用，能夠螯合捕集砷氧根離子。

Wei Junying在Rapid Communications in Mass Spectrometry，2008年22（7）上發表了論文“Highly efficient enrichment of phosphopeptides by magneticna no particles coa ted wi th zi rconium phos phona te f o r phos pho proteomeanalysis”，其制備的膦酸鋯官能團數量較少，吸附容量較低。

功能性磁性復合材料是以磁性SiO2作為核殼材料基體，通過物理、化學方法包覆修飾形成，在外加磁場的作用下進行快速的分離回收。鑒于此，本發明擬結合膦酸金屬絡合物對砷氧根離子的超強選擇性吸附作用的特點，通過有機-無機雜化反應，將膦酸金屬絡合物接枝于磁性SiO2微球基體表面，以制備對砷氧根離子具有高效吸附性能的功能化磁性固體螯合劑，該螯合劑具有螯合捕集速度快，吸附容量大，選擇性強的優點。

發明內容

針對現行技術的不足之處，本發明制備的磁性除砷固體螯合劑方法簡單、成本低廉、吸附容量大、選擇性強，能夠有效地分離和富集砷。

本發明的目的之一在于提供了一種磁性除砷固體螯合劑；本發明的目的之二在于提供了一種磁性除砷固體螯合劑作為土壤等復雜體系砷污染移除凈化的應用。

本發明的技術方案包含以下部分。

一種磁性除砷固體螯合劑粉體材料，以內部包覆磁性納米粒子的SiO2顆粒作為磁性核殼結構材料基體，殼層SiO2上由共價鍵鏈接膦酸官能團，膦酸官能團絡合了對砷具有親和性的金屬離子，所述對砷具有親和性的金屬離子為Cu2+或者Fe2+或者Fe3+或者Zr4+或者La3+或者Zn2+中的一種或多種；該磁性除砷固體螯合劑粉體材料采用如下方法進行制備：