[發明專利]一種硅藻土/硫化聚合物汞離子吸附材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810429596.5
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108607528B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 胡建設;付永
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B01J20/30
• 分類號: B01J20/30;B01J20/26;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

本發明涉及吸附材料合成技術領域，具體涉及一種硅藻土/硫化聚合物汞離子吸附材料及其制備方法，以工業廢物硫磺、農用廢物腰果酚及硅藻土為原料，制備成硅藻土/硫化聚合物，所述硅藻土/硫化聚合物為富含硫的共聚物，對汞離子具有高吸附量。本發明獲得海綿狀的多孔聚合物材料。多孔聚合物材料具有非常高的比表面積，而且有豐富的S?S官能團，可以快速螯合汞離子。硅藻土表面有豐富的硅羥基，對重金屬有很強鰲合作用。此外，本發明的工藝簡便易行，原料廉價豐富，無需昂貴的設備和苛刻的生產條件，吸附材料都具有較高的吸附量和去除率，而且不會引起水體二次污染，適合工業廢水中汞離子的吸附。

技術領域

本發明涉及吸附材料合成技術領域，具體涉及一種硅藻土/硫化聚合物汞離子吸附材料及其制備方法。

背景技術

水污染是目前面臨的環境問題之一，急需開發新型吸附材料，以便高效、廉價的方式去除重金屬等有害物質。由于金礦開采、煤燃燒、石油和天然氣精煉、垃圾焚燒、氯堿化、冶金等領域，導致每年排放數千噸的汞，據報道，暴露于高濃度汞會導致嚴重的不可逆轉的健康問題，如腎臟損傷、神經系統疾病和出生缺陷。正因為汞具有持久性、易遷移性、生物富集性和生物毒性等特性，因此已成為一種重要的環境有毒有害物質，對人體健康和生態環境造成巨大的威脅。目前，國家對汞排放的監管日益嚴格，為了符合這些規定，急需尋找一種有效途徑解決汞污染問題，目前從水系統中除汞的技術包括化學沉淀，離子交換，吸附和膜過濾。與其他方法相比，吸附作為一種低成本，簡單的方法而脫穎而出，能有效地處理重金屬汞的污染問題，在環境、材料、工程等領域得到了普遍的應用。

腰果隸屬于漆樹科腰果屬，是一種經濟作物，最早產于巴西、亞洲的沿海和非洲等地，現已被全球所栽培，我國云南、廣西、廣東、福建、臺灣等地都有種植。腰果殼油是在加工腰果的過程中產生的棕色粘稠液體，經真空蒸餾可以得到一系列酚的衍生物，包括腰果酚、腰果酸、強心酚和2-甲基強心酚，其中腰果酚是腰果殼油的主要成分，是一種潛在有用的再生資源，具有飽和或不飽和長鏈烴基-C₁₅H_25-31的天然酚類化合物。腰果酚結構中含有苯環，結構和苯酚相似，可以發生酚羥基反應，而且酚羥基活化了苯環上鄰、對位氫原子，使得腰果酚能與許多無機、有機化合物發生反應。另外，腰果酚長側鏈烴基上的不飽和鍵，具有烯烴的化學特征，在一定條件下，腰果酚可發生氧化聚合反應。因此，腰果酚已成為一個真正可以再生的芳香酚資源，而且能夠替代石油基苯酚參與多種化學反應，制備開發多種功能性化學品，已廣泛應用于工業、農業等各個領域。

硫磺是一種易于獲得和便宜的材料，每年作為石油煉制的副產品產量超過了5000萬噸，然而，硫磺在商業化學藥品和橡膠硫化使用量僅占年產量的5-10％，由于硫磺作為危險的不可壓縮的實體廢物，因此，近年來，對未使用硫磺堆積的擔憂已經上升。

硫可以捕獲并穩定汞，但它受到幾種化學和物理限制，使其不能直接用于吸附。例如，硫元素的燃點(190℃)低，容易升華，容易發生結塊并增加過濾過程中的液壓阻力，難以在廢流體的批量處理中潤濕并混合，而且難以制備成所需尺寸的耐久性顆粒。此外，硫可能在環境中被氧化成硫酸，這會增加土壤和沉積物中高毒性甲基汞的主要生產者的硫酸鹽還原菌的豐度。因此，將硫磺轉化為對汞的高親和力的化學物質是非常有意義的。

硅藻土是海洋或湖泊中生長的硅藻類及微生物殘骸在水底經自然作用和軟泥固結形成的一種生物硅質巖，硅藻土的主要化學成份是非晶態的SiO₂，并含有少量的Al₂O₃、P₂O₃、CaO、MgO等，硅藻殼體具有天然的、大量的、有序排列的孔隙，使其具有較大的比表面積，其比表面積約為3.1-60m²/g，孔隙數量約為2～2.5億個/g，硅藻土表面、孔隙內表面分布有大量的硅羥基，硅羥基在水溶液中離解出H⁺，使其粒表面帶有一定的負電荷，由于其具有空隙率高、比表面大、比重小、耐磨、耐酸、吸附性強等優良特性，被廣泛地應用于飲食、建材、化工、能源、水處理等行業中。