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[發(fā)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

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 201810429596.5 申請(qǐng)日: 2018-05-08
公開(公告)號(hào): CN108607528B 公開(公告)日: 2021-02-05
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 胡建設(shè);付永 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 東北大學(xué)
主分類號(hào): B01J20/30 分類號(hào): B01J20/30;B01J20/26;C02F1/28;C02F101/20
代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234 代理人: 俞魯江
地址: 110169 遼*** 國(guó)省代碼: 遼寧;21
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 硅藻土 硫化 聚合物 離子 吸附 材料 及其 制備 方法
【說明書】:

發(fā)明涉及吸附材料合成技術(shù)領(lǐng)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(yè)廢物硫磺、農(nóng)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(duì)汞離子具有高吸附量。本發(fā)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(tuán),可以快速螯合汞離子。硅藻土表面有豐富的硅羥基,對(duì)重金屬有很強(qiáng)鰲合作用。此外,本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)便易行,原料廉價(jià)豐富,無需昂貴的設(shè)備和苛刻的生產(chǎn)條件,吸附材料都具有較高的吸附量和去除率,而且不會(huì)引起水體二次污染,適合工業(yè)廢水中汞離子的吸附。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及吸附材料合成技術(shù)領(lǐng)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(shù)

水污染是目前面臨的環(huán)境問題之一,急需開發(fā)新型吸附材料,以便高效、廉價(jià)的方式去除重金屬等有害物質(zhì)。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(lǐng)域,導(dǎo)致每年排放數(shù)千噸的汞,據(jù)報(bào)道,暴露于高濃度汞會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的不可逆轉(zhuǎn)的健康問題,如腎臟損傷、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和出生缺陷。正因?yàn)楣哂谐志眯浴⒁走w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(huán)境有毒有害物質(zhì),對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境造成巨大的威脅。目前,國(guó)家對(duì)汞排放的監(jiān)管日益嚴(yán)格,為了符合這些規(guī)定,急需尋找一種有效途徑解決汞污染問題,目前從水系統(tǒng)中除汞的技術(shù)包括化學(xué)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(jiǎn)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(huán)境、材料、工程等領(lǐng)域得到了普遍的應(yīng)用。

腰果隸屬于漆樹科腰果屬,是一種經(jīng)濟(jì)作物,最早產(chǎn)于巴西、亞洲的沿海和非洲等地,現(xiàn)已被全球所栽培,我國(guó)云南、廣西、廣東、福建、臺(tái)灣等地都有種植。腰果殼油是在加工腰果的過程中產(chǎn)生的棕色粘稠液體,經(jīng)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(qiáng)心酚和2-甲基強(qiáng)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(zhǎng)鏈烴基-C15H25-31的天然酚類化合物。腰果酚結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán),結(jié)構(gòu)和苯酚相似,可以發(fā)生酚羥基反應(yīng),而且酚羥基活化了苯環(huán)上鄰、對(duì)位氫原子,使得腰果酚能與許多無機(jī)、有機(jī)化合物發(fā)生反應(yīng)。另外,腰果酚長(zhǎng)側(cè)鏈烴基上的不飽和鍵,具有烯烴的化學(xué)特征,在一定條件下,腰果酚可發(fā)生氧化聚合反應(yīng)。因此,腰果酚已成為一個(gè)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(xué)反應(yīng),制備開發(fā)多種功能性化學(xué)品,已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)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(chǎn)品產(chǎn)量超過了5000萬(wàn)噸,然而,硫磺在商業(yè)化學(xué)藥品和橡膠硫化使用量?jī)H占年產(chǎn)量的5-10%,由于硫磺作為危險(xiǎn)的不可壓縮的實(shí)體廢物,因此,近年來,對(duì)未使用硫磺堆積的擔(dān)憂已經(jīng)上升。

硫可以捕獲并穩(wěn)定汞,但它受到幾種化學(xué)和物理限制,使其不能直接用于吸附。例如,硫元素的燃點(diǎn)(190℃)低,容易升華,容易發(fā)生結(jié)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(rùn)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(huán)境中被氧化成硫酸,這會(huì)增加土壤和沉積物中高毒性甲基汞的主要生產(chǎn)者的硫酸鹽還原菌的豐度。因此,將硫磺轉(zhuǎn)化為對(duì)汞的高親和力的化學(xué)物質(zhì)是非常有意義的。

硅藻土是海洋或湖泊中生長(zhǎng)的硅藻類及微生物殘骸在水底經(jīng)自然作用和軟泥固結(jié)形成的一種生物硅質(zhì)巖,硅藻土的主要化學(xué)成份是非晶態(tài)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(shù)量約為2~2.5億個(gè)/g,硅藻土表面、孔隙內(nèi)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(fù)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(qiáng)等優(yōu)良特性,被廣泛地應(yīng)用于飲食、建材、化工、能源、水處理等行業(yè)中。

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