[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

• 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

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，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-C₁₅H_25-31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。