[發(fā)明專利]一種去除水體重金屬的有機(jī)無機(jī)復(fù)合水凝膠

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710159372.2
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN106890632A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王傳義;毛辛有;朱云慶
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務(wù)所65106
• 代理人: 張莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水體重金屬處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種去除水體重金屬的有機(jī)無機(jī)復(fù)合水凝膠。

背景技術(shù)

中國是水資源短缺的國家，加之水資源分布不均，水資源與人口、耕地的分布不相匹配，水資源長久以來就是制約中國社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸。水體污染加劇了水資源緊缺的嚴(yán)峻形勢，而在水體污染中重金屬污染最為嚴(yán)重。重金屬不同于其他污染物，環(huán)境中的重金屬不能被降解，主要通過空氣、水、土壤等途徑進(jìn)入動植物體，并經(jīng)由食物鏈放大富集進(jìn)入人體，重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及各種酶發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中富集，如果超過人體所能耐受的限度，會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，對人體會造成很大的危害。例如，鉛會引起貧血癥、神經(jīng)機(jī)能失調(diào)和腎損傷；鎘導(dǎo)致骨痛病，會引起胃臟功能失調(diào)，干擾人體和生物體內(nèi)鋅的酶系統(tǒng)，導(dǎo)致高血壓癥上升；血液中的金屬汞會在腦組織中積累，達(dá)到一定的量時就會對腦組織造成損害，另外一部分汞離子轉(zhuǎn)移到腎臟；銅會導(dǎo)致黃疸胰腺炎、紅血球中毒、食道問題和貧血癥。

目前，用于去除水體重金屬的有效分離工藝有沉淀、離子交換、電化學(xué)處理、膜技術(shù)、蒸發(fā)凝固等，但這些技術(shù)的應(yīng)用受工藝和經(jīng)濟(jì)的限制。吸附法具有高效、節(jié)能、可循環(huán)、利用、環(huán)保等特點(diǎn)。吸附法成功應(yīng)用很大程度上取決于吸附劑的高效發(fā)展。活性炭是世界范圍內(nèi)水處理領(lǐng)域使用最為廣泛也是最受歡迎的吸附劑，有著諸多的優(yōu)點(diǎn)。但是，活性炭分子篩吸附劑主要通過物理吸附作用，選擇性較低，且高質(zhì)量的活性炭價格昂貴，且再生效率較低。因此開發(fā)高效、低成本的水體重金屬吸附材料具有廣泛的市場需求和良好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于，提供一種去除水體重金屬的有機(jī)無機(jī)復(fù)合水凝膠，該復(fù)合水凝膠由海藻酸鈉、海藻酸銨或海藻酸，丙烯酰胺、丙烯酸或甲基丙烯酸和凹凸棒，膨潤土或高嶺土黏土組成，采用交聯(lián)聚合法制備，交聯(lián)劑采用亞甲基雙丙烯酰胺，引發(fā)劑采用過硫酸銨、過硫酸鉀或偶氮二異丁腈。整個制備過程均在水溶液中進(jìn)行，制備方法簡單，無需特殊的工藝設(shè)備，能耗低，生產(chǎn)成本低，環(huán)境友好，易于產(chǎn)業(yè)化。該水凝膠脫附工藝簡單，能耗低，生產(chǎn)成本低，環(huán)境友好，易于產(chǎn)業(yè)化，對二價鉛離子、二價鎘離子和二價銅離子都具有較高的吸附量，且受酸堿度的影響較小。吸附了重金屬離子的吸附劑可以以鹽酸為脫附劑脫去吸附劑中的重金屬離子后再次吸附重金屬離子，具有良好的可再生性和循環(huán)利用性。

本發(fā)明所述的一種去除水體重金屬的有機(jī)無機(jī)復(fù)合水凝膠，該復(fù)合水凝膠由海藻酸鈉、海藻酸銨或海藻酸，丙烯酰胺、丙烯酸或甲基丙烯酸和凹凸棒、膨潤土或高嶺土黏土制成，采用交聯(lián)聚合法制備，具體操作按下列步驟進(jìn)行：

a、黏土提純：將凹凸棒、膨潤土或高嶺土機(jī)械粉碎、過篩，取粒徑20-100目的礦樣加蒸餾水制漿，采用濕法自然沉降和高速離心相結(jié)合的方法進(jìn)行提純，并采用冷凍-解凍方法進(jìn)行片層解離；

b、黏土活化：將步驟a中處理后的凹凸棒、膨潤土或高嶺土機(jī)械粉碎、過篩，取粒徑20-100目的礦樣，加入濃度為1％-25％的鹽酸進(jìn)行活化，于室溫下放置過夜，用布氏漏斗抽濾，用水洗至中性，在烘箱中于溫度105℃烘1-1.5h，再經(jīng)管式爐中溫度400℃焙燒2h后備用；

c、將步驟b中處理后的黏土機(jī)械粉碎、過篩，取粒徑200目的礦樣備用；

d、吸附劑的制備：取3.00-4.00g丙烯酰胺、丙烯酸或甲基丙烯酸，放置250mL燒杯中，加入45mL去離子水，再加入0.10-0.35g亞甲基雙丙烯酰胺，水浴加熱溫度45-70℃，攪拌至全部溶解；

e、將步驟d中的溶液中加入海藻酸鈉、海藻酸銨或海藻酸0.25-0.50g，攪拌至全部溶解；

f、將步驟e中的溶液中加入黏土，攪拌1小時，其中黏土占丙烯酰胺、丙烯酸或甲基丙烯酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5％-50％；

g、將步驟f中的溶液中在攪拌下加入0.20-1.20g過硫酸銨、過硫酸鉀或偶氮二異丁腈，停止攪拌，待材料成型后保持水浴1小時；

h、將步驟f中得到的凝膠狀材料取出，用蒸餾水清3次后，在烘箱中溫度50℃烘24小時，得到有機(jī)無機(jī)復(fù)合水凝膠。

所述的方法獲得的去除水體重金屬的有機(jī)無機(jī)復(fù)合水凝膠在制備去除水體中含二價鉛離子、二價鎘離子或二價銅離子中用途。