[發明專利]一種重金屬離子吸附劑、吸附柱及吸附方法

在審

• 申請號: 201910484985.2
• 申請日: 2019-06-05
• 公開（公告）號: CN112044409A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 袁興中;熊婷;曹旭洋;楊羽茜;彭葉瓊
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/20
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 向群

本發明“一種重金屬離子吸附劑、吸附柱及吸附方法”，屬于重金屬處理技術領域。所述重金屬離子吸附劑，包括二氧化錳@聚間苯二胺@四氧化三鐵復合材料；所述二氧化錳@聚間苯二胺@四氧化三鐵復合材料包括聚間苯二胺和二氧化錳，所述二氧化錳負載在聚間苯二胺表面；二氧化錳@聚間苯二胺@四氧化三鐵復合材料為海膽狀，表面粗糙；所述二氧化錳@聚間苯二胺@四氧化三鐵復合材料的比表面積為150m²/g?220m²/g。本發明的重金屬離子吸附劑對重金屬鉛的吸附快速，具有動態吸附的潛能。

技術領域

本發明屬于重金屬處理技術領域，具體涉及一種重金屬離子吸附劑、吸附柱及吸附方法。

背景技術

由于重金屬對生態安全以及人類健康造成的巨大威脅，金屬冶煉、加工、電鍍等工業產生的廢水必須在除重金屬后才能排放到環境中。否則，環境水體將受到重金屬污染，同時重金屬可隨生物食物鏈傳播富集，對人類安全造成巨大的潛在威脅。尋找高效的環境水體凈化方法越來越受到研究者關注。近年來，由于吸附法處理重金屬液濃度范圍寬，成本能耗低，高效快速等優勢，開發能夠大規模處理含重金屬廢水的連續式操作越來越被人們重視。相比靜態吸附法，動態吸附法具有可在線連續化操作、處理量大、便于吸附劑再生與分離等優點，已經成為吸附劑應用于水處理的主要操作方式。因此，考察一種新型高效吸附劑能否邁向實際應用，動態吸附性能的優劣是主要參考指標之一。

吸附法效能的高低關鍵在于吸附劑的性能。首先是靜態吸附性能。目前對重金屬離子的動態吸附研究多集中在靜態吸附性能優良地合成類吸附劑或改性天然吸附劑，裝填量多在0.2g～20g之間，處理的初始重金屬離子濃度多在1000mg/L上下。盡管各個吸附柱的規模、操作參數不同，使動態吸附性能很難進行直接比較，但還是可以看出，典型吸附劑殼聚糖的動態吸附性能遠不如其靜態吸附性能，無論是制成膜狀或顆粒狀裝填成柱后，在裝填量為2g或17g左右時，穿透時間均不超過50min，相應的重金屬離子溶液處理量均不超過130mL。裝填量較小的接枝硫脲樹脂ITU，因處理的重金屬離子濃度低至50mg/L，穿透時間和相應的處理量分別可高達12.5h和1500mL，但該吸附劑制備過程較繁瑣。使用成本高昂至于固化單寧膜用于重金屬離子動態吸附時穿透時間僅為10min，依據目前的研究規模還不能滿足工業上實際應用的要求。

通過以上綜述可以發現目前用于動態處理重金屬離子的吸附劑要么因為吸附柱過快穿透導致含重金屬廢水不能達標處理，要么因為吸附劑的制備過程繁瑣，成本偏高，均難以滿足工業使用要求?？梢娬业揭环N合成簡易，成本低廉，對重金屬離子具有高效動態吸附性能的吸附劑是非常重要的。

發明內容

本發明的目的之一就是提供一種易于裝填成柱、易于動態操作、且對鉛離子具有高效動態吸附性能的二氧化錳@聚間苯二胺@四氧化三鐵填充吸附柱。

為達上述目的，本發明采取的具體技術方案如下：

一種重金屬離子吸附劑，包括二氧化錳@聚間苯二胺@四氧化三鐵復合材料；所述二氧化錳@聚間苯二胺@四氧化三鐵復合材料包括聚間苯二胺和二氧化錳，所述二氧化錳負載在聚間苯二胺表面；二氧化錳@聚間苯二胺@四氧化三鐵復合材料為海膽狀，表面粗糙；所述二氧化錳@聚間苯二胺@四氧化三鐵復合材料的比表面積為150m²/g-220m²/g。

本發明提供的二氧化錳@聚間苯二胺@四氧化三鐵復合材料由于具備較大的比表面積和大量重金屬吸附位點，例如，氨基基團、亞氨基集團、錳氧鍵，羧基基團等，可有效吸附重金屬，實現重金屬溶液的高效處理。

所述的重金屬離子吸附劑，還包括石英砂；所述二氧化錳@聚間苯二胺@四氧化三鐵復合材料與石英砂的重量比為1∶500～1∶1500。

二氧化錳@聚間苯二胺@四氧化三鐵復合材料中四氧化三鐵、聚間苯二胺、二氧化錳的質量比為1∶1.1∶ 0.9～1∶2∶0.1。