[發明專利]同時含有有機污染物和重金屬廢水體系中選擇性去除重金屬的方法

在審

• 申請號: 201911359815.8
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111111606A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 王挺;施敏慧;章珊琦;吳禮光
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/22;C02F101/30
• 代理公司: 杭州合信專利代理事務所(普通合伙) 33337
• 代理人: 黃平英

本申請公開一種同時含有有機污染物和重金屬廢水體系中選擇性去除重金屬的方法，將氧化錳有序介孔材料加入待處理廢水中，對待處理廢水中的重金屬離子進行選擇性吸附；所述待處理廢水為同時含有重金屬離子和染料污染物的廢水。氧化錳有序介孔材料的制備方法簡單，易于操作，能耗成本低，可以簡便地通過改變有機溶劑種類、模板劑量、煅燒溫度和吸附次數來調控介孔材料的結構、和吸附性能。本申請的處理方法對重金屬離子保持高選擇性吸附，并可克服廢水體系中有機污染物的干擾。

技術領域

本申請涉及含有多種污染物復雜廢水處理技術領域，具體涉及一種同時含有有機污染物和重金屬廢水體系中重金屬的去除方法。

背景技術

我國經濟和工業的高速發展也帶來了很多嚴重的環境污染問題，其中水污染是抑制我國經濟可持續發展和危害人民生命健康的主要問題之一。尤其，我國河流等水體中的重金屬離子(如Cr、Cu、Pb等)已經成為亟待解決的環境污染問題。但由于水體污染來源眾多，有工業、農業、生活等等各類廢水，其中水體環境中的污染物往往非常復雜。在多數情況下，水污染的治理工作面對的是多種污染物的復雜廢水體系，如同時含有有機污染物和重金屬離子污染物。但不同污染物的治理方法通常又有所不同，比如吸附法處理有機污染物要求吸附劑親水基團少，這樣對有機物的選擇性吸附作用就較顯著，而重金屬離子由于本身親水，因而要求吸附劑表面具有一定的親水性以及對重金屬離子的結合力。這樣在含有有機物和重金屬離子的復雜廢水體系中，如何增強對某種污染物的選擇性去除能力成為目前環境治理領域研究和應用的關鍵因素。

目前，對于含有重金屬離子污染的水體治理方法主要有化學沉淀法、電解法等，這些方法耗能較高，操作管理復雜，而且這些技術往往僅能處理單一的金屬離子污染，不能用于復雜廢水體系的直接治理，溶劑萃取分離法選擇性好，但其萃取劑成本高也存在二次污染等問題，使其應用受到了限制。

發明內容

本申請提供一種同時含有有機污染物和重金屬廢水體系中選擇性去除重金屬的方法，制備特定結構的吸附劑，對重金屬離子保持高選擇性吸附，并可克服廢水體系中有機污染物的干擾。

用于選擇性去除復雜廢水體系中重金屬的氧化錳有序介孔材料的制備方法，包括：

(1)將有序介孔硅模板劑粉末加入有機溶劑中超聲分散直至形成穩定的懸浮體系；

(2)在0℃水浴下，邊攪拌邊向所述懸浮體系中滴加硝酸錳水溶液，并繼續攪拌吸附50～60min，得懸濁液；

(3)所得懸濁溶液依次經過濾、洗滌、干燥，然后煅燒生成錳氧化物與有序介孔硅模板的復合物；將所得復合物重新分散于有機溶劑中，依次重復步驟 (2)和(3)；

(4)將最后一次重復步驟(3)所得復合物中的多余有序介孔硅模板劑去除，經洗滌、干燥后即得所述的氧化錳有序介孔材料。

最后一次操作步驟(3)所得錳氧化物與有序介孔硅模板的復合物不再重新分散有機溶劑，直接進行去除模板分子的操作。

以介孔材料、納米材料和碳材料等新型材料作為吸附劑，顯示出成本較低、吸附性能較強等優越性能而被越來越多地應用于處理水體中的重金屬離子中。錳氧化物是一種過渡金屬氧化物，其具有較強的穩定性，有較大的比表面積，且表面存在大量的羥基活性基團。另外也易于質子化以及脫質子化，能夠為金屬離子提供結合位點。

除了增加吸附劑的表面親水性來提升對重金屬離子的吸附性能之外，如何有效提升吸附劑的表面積，也是增強吸附劑對重金屬離子的選擇性吸附性能的關鍵。新型的介孔材料具有大小均勻、排練均一孔道結構，具有較高的比表面積和孔容，這可以大大提升錳氧化物的吸附性能。

本申請吸附劑的制備原理：