[發明專利]一種鉛離子污染水體修復材料

在審

• 申請號: 201711222852.5
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107879393A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 周考文;彭兆快;侯春娟
• 申請（專利權）人: 北京聯合大學
• 主分類號: C02F1/00
• 分類號: C02F1/00;C02F101/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鉛離子污染水體修復材料，屬于環境保護技術領域。

背景技術

隨著現代工業的迅速發展，許多含重金屬離子的污染物進入大氣、水以及土壤環境，造成了嚴重的環境污染。重金屬離子不易分解，易造成二次污染，可以通過食物鏈的生物富集作用而積累，一旦攝入人體便會危害身體健康。鉛是帶藍色的銀白色重金屬，主要用于制造鉛蓄電池，鉛合金可用于鑄鉛字、做焊錫，鉛還用來制造放射性輻射、X射線的防護設備，鉛的化合物四乙基鉛曾經被廣泛作為汽油防爆劑使用。鉛煙和鉛塵是大氣鉛污染的主要形式，以煙塵形式逸散到大氣中的鉛主要來自含鉛汽油的燃燒、含鉛煤炭的燃燒、鉛及鉛合金的冶煉以及鉛和含鉛產品的使用過程，此外，還有含鉛油漆、涂料、彩釉陶瓷、蠟紙制造、含鉛玩具等的生產過程。土壤和水源中的鉛則主要來自火山爆發、森林火災等自然現象以及工業泄露和廢棄排放等。鉛在動植物體內無任何生理功用，其理想的鉛濃度應為零。然而，由于環境中鉛的普遍存在，特別是在工業發展較快地區的工業污水排放常常造成水體中鉛濃度的增加，嚴重影響動植物的生長發育。因此，對鉛離子污染水體的修復至關重要。

目前，有很多物理和化學方法被用于水體中鉛離子的去除，其中，主要有電解法、沉淀法和吸附法等。由于電解法能耗較高，并且容易造成二次污染；沉淀法和物理吸附法不能用于低濃度重金屬離子的去除。雖然，近幾年來有使用琉基修飾的介孔二氧化硅、氧和氮修飾的納米多孔活性炭、氨基修飾的嵌段共聚物等材料用于重金屬離子處理的報道，但因其加工制備過程復雜，操作成本較高而難以推廣使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種鉛離子污染水體修復材料。具體制備方法是：

(1)將玉米秸稈洗凈、烘干和粉碎，于5-10％的鹽酸水溶液中浸泡20小時以上，過濾并用蒸餾水洗滌至中性后烘干，將烘干的玉米秸稈粉與20％磷酸水溶液按質量比為2-3∶1的比例混合，在50-80℃下攪拌均勻并保持溫度捏合2-3小時，加入30％四乙氧基硅烷的乙醇溶液，繼續在50-80℃下攪拌捏合1-2小時，自然冷卻得到混合料；

(2)將上述混合料在成型設備上擠壓成型，并置于干燥箱中85-115℃干燥2-3小時，然后置于400-500℃管式真空爐中在氮氣保護下熱處理2-3小時，自然冷卻得到顆粒材料；

(3)在連續攪拌下，將此顆粒材料加入質量分數為10-20％的葡萄糖水溶液中，升溫至40-45℃，加入氯鉑酸，恒溫攪拌3-5小時，過濾后用去離子水洗滌3-4次，直接置于干燥箱中烘干，并在120～150℃下加熱還原5-10分鐘，自然冷卻得到鉛離子污染水體修復材料。

其中，步驟(2)中擠壓成型的顆粒材料是最大粒徑不超過6毫米的球形或柱形或鵝卵形或片狀或條形顆粒。步驟(3)中所得鉛離子污染水體修復材料的主要成分為活性炭，Pt粒子的質量分數為0.3-0.6％，SiO₂粒子的質量分數為2-5％。

用此修復材料填裝過濾柱，讓待處理水體通過過濾柱，即可將水體中的鉛離子有效轉移至此修復材料中。將載有鉛離子的修復材料在25％食鹽水溶液浸泡10小時以上，即可將其中的鉛離子轉入溶液，從而使修復材料重新具有修復能力。

本發明的優點及效果：

1、制備過程條件溫和，操作簡便，成本低、無污染；

2、修復材料具有很好的機械強度和化學穩定性，可以循環使用；

3、修復材料使用方便，可以填裝過濾柱使用或直接投入待處理水體中使用。

具體實施方式

實施例1

(1)將玉米秸稈洗凈、烘干和粉碎，于6％的鹽酸水溶液中浸泡20小時以上，過濾并用蒸餾水洗滌至中性后烘干，將烘干的玉米秸稈粉與20％磷酸水溶液按質量比為2∶1的比例混合，在78℃下攪拌均勻并保持溫度捏合2.8小時，加入30％四乙氧基硅烷的乙醇溶液，繼續在78℃下攪拌捏合1小時，自然冷卻得到混合料；

(2)將上述混合料在成型設備上擠壓成型，并置于干燥箱中90℃干燥2.8小時，然后置于410℃管式真空爐中在氮氣保護下熱處理3小時，自然冷卻得到顆粒材料；

(3)在連續攪拌下，將此顆粒材料加入質量分數為19％的葡萄糖水溶液中，升溫至44℃，加入氯鉑酸，恒溫攪拌3小時，過濾后用去離子水洗滌3次，直接置于干燥箱中烘干，并在125℃下加熱還原10分鐘，自然冷卻得到鉛離子污染水體修復材料。