[發(fā)明專利]一種化學(xué)修飾牡蠣殼吸附劑及其去除水體中汞離子的方法

在審

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• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110013834A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李承勇;洪鵬志;周春霞;千忠吉;孫省利;趙輝;李泳
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東海洋大學(xué);廣東海洋大學(xué)深圳研究院
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;B01J20/28;C02F1/28;C02F1/48;C02F101/20
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11473
• 代理人: 閆冬

本發(fā)明提供了一種化學(xué)修飾牡蠣殼吸附劑及其去除水體中汞離子的方法，所述化學(xué)修飾牡蠣殼吸附劑包括納米四氧化三鐵、腐殖酸和牡蠣殼，所述納米四氧化三鐵、所述腐殖酸和所述牡蠣殼的質(zhì)量比為(28～37):1:1；所述化學(xué)修飾牡蠣殼吸附劑的結(jié)構(gòu)是：所述腐殖酸包裹在所述四氧化三鐵晶體外表面，被所述腐殖酸包裹的所述四氧化三鐵晶體附著在所述牡蠣殼上。本發(fā)明提供的化學(xué)修飾牡蠣殼吸附劑，利用腐殖酸和磁性納米Fe₃O₄對汞離子的吸附作用，突破牡蠣殼吸附容量的限制，從而將化學(xué)修飾牡蠣殼吸附劑應(yīng)用在去除水體中的汞離子，擴大了牡蠣殼的應(yīng)用范圍；在水體初始濃度為25mg/L，pH值為5，吸附時間為5h條件下，1.5mL的0.0158g/mL的經(jīng)化學(xué)修飾的牡蠣殼吸附劑對汞離子的吸附量可達91.2mg/g，汞離子去除率達到95％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種化學(xué)修飾牡蠣殼吸附劑及其去除水體中汞離子的方法。

背景技術(shù)

汞污染是水生系統(tǒng)中普遍存在的問題，汞離子具有毒性強、可經(jīng)生物富集、無法自然降解等特點,給人體健康和生態(tài)環(huán)境造成了不良影響，因此，如何高效率去除水環(huán)境體系中汞離子的課題引起了人們的廣泛關(guān)注。去除汞離子的方法較多，如化學(xué)沉淀法、混凝法、電子交換法、吸附法、離子沉淀浮選法和電化學(xué)處理法等。由于吸附法可吸附低濃度汞離子，吸附效率高，二次污染小，它成為了目前研究水體中重金屬處理最熱門的方向。

牡蠣殼是沿海一些地區(qū)常常被隨意丟棄的一種貝殼，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年被丟棄的貝殼至少在1000萬噸以上，這些被隨意丟棄的牡蠣殼因殘留少量的有機物，在長期堆放的過程中，不斷地腐敗發(fā)臭，不僅占用大量的土地資源，而且對環(huán)境造成嚴(yán)重危害。現(xiàn)有技術(shù)記載，牡蠣殼具有天然的多孔結(jié)構(gòu)，其主要成分為CaCO₃，含大量2～10μm微孔，使其具有較強的吸附能力、交換能力和催化分解等作用，以牡蠣殼為主要原料制備的無機吸附劑具有無毒，不產(chǎn)生二次污染，吸附能力強、成本低、吸附效果好、使用壽命長等優(yōu)點，成為極具潛力的新一代廢水吸附劑。但是單純牡蠣殼對汞離子的吸附速度比較慢，吸附效率低且吸附能力差。

因此，如何通過改性牡蠣殼，使其突破吸附容量對材料本身的限制，擴展牡蠣殼的應(yīng)用范圍，把這些廢棄的牡蠣殼變廢為寶，對社會的發(fā)展具有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是：單純牡蠣殼對汞離子的吸附速度比較慢，吸附效率低且吸附能力差。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種化學(xué)修飾牡蠣殼吸附劑，包括四氧化三鐵、腐殖酸和牡蠣殼，所述四氧化三鐵、所述腐殖酸和所述牡蠣殼的質(zhì)量比約為(28～37):1:1；所述化學(xué)修飾牡蠣殼吸附劑的結(jié)構(gòu)是：所述腐殖酸包裹在所述納米四氧化三鐵晶體外表面，所述納米四氧化三鐵晶體吸附在所述牡蠣殼上。

可選的，所述納米四氧化三鐵為通過水熱法或共沉淀法制備的四氧化三鐵磁性納米顆粒。

可選的，所述化學(xué)修飾牡蠣殼吸附劑的磁化強度范圍為60emu/g～70emu/g。

可選的，所示牡蠣殼的孔徑范圍為380～420nm。

本發(fā)明還提供了一種上述所述的化學(xué)修飾牡蠣殼吸附劑去除水體中汞離子的方法，包括步驟：

S1、牡蠣殼預(yù)處理：將牡蠣殼洗凈并破碎，向破碎后的牡蠣殼顆粒中加入水，并球磨成漿狀溶液，將所述漿狀溶液冷凍干燥，制成牡蠣殼粉末，冷藏備用；

S2、吸附劑的合成：取FeCl₃·6H₂O和FeSO₄·7H₂O溶于水中，加熱至85℃～95℃，再加入腐殖酸鈉溶液、牡蠣殼粉以及氨水，攪拌均勻后恒溫反應(yīng)，然后將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，接著通過磁分離除去水溶液，得到所述化學(xué)修飾牡蠣殼吸附劑。