[發明專利]一種電場強化選擇性吸附重金屬廢水中鉛離子的方法

有效

• 申請號: 202010168123.1
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111392825B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 羅旭彪;暢子雯;楊利明;易根平;倪晨權;邵鵬輝;石慧
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469;C02F101/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

一種電場強化選擇性吸附重金屬廢水中鉛離子的方法，涉及一種從重金屬廢水中回收鉛離子的方法。本發明是要解決現有的吸附劑具有較差的選擇性，導致難以從復雜的水環境中有針對性地回收重金屬，且回收純度不高的技術問題。本發明將單寧酸@氧化石墨烯導電氣凝膠材料作為導電吸附劑應用到水體重金屬電化學吸附系統中，在電場的作用下，其對Pb²⁺的吸附選擇性得到了增強。本發明的方法中單寧酸@氧化石墨烯導電氣凝膠材料可以通過電化學還原優化其導電層，使材料具有更好的導電性，在電場作用下，對鉛離子具有更好的選擇性。本發明應用于在金屬廢水中回收鉛。

技術領域

本發明涉及一種從重金屬廢水中回收鉛離子的方法。

背景技術

隨著工業化的快速發展，大量污染物被釋放到水生環境中，這在全球范圍內造成了嚴重的環境挑戰。另一方面，重金屬資源日益枯竭，選擇性回收重金屬資源是實現可持續發展的一項重大挑戰。重金屬污染廢水環境一般都比較復雜，存在許多共生離子，從而造成重金屬離子選擇性回收的困難。傳統的修復重金屬污染水體的方法有化學沉淀、電凝、膜過濾和離子交換等。然而，這些方法具有一些缺點，例如化學污泥法的高成本，難以再生和結垢。吸附被認為是最有效，最簡單，最經濟的技術之一。通常，傳統的吸附劑(包括活性炭、粘土、活性氧化鋁和沸石)具有較差的選擇性，這導致難以從復雜的水環境中有針對性地回收重金屬且回收純度不高。因此，研究一種增強吸附劑對重金屬離子選擇性的新方法是十分有必要的。

重金屬離子具有不同的還原電位，并且水體中的重金屬離子具有不同的電遷移率，在電場作用下遷移速率不同。因此，將導電吸附劑應用到電化學的體系中，通過電場調控吸附劑對重金屬離子的選擇性是十分可行的。天然多酚的植物單寧酸在各種高等植物中極為常見，并且由于豐富的官能團，單寧酸(TA)分子在金屬離子的吸附方面表現出色，但其對重金屬離子的選擇性卻不盡人意。氧化石墨烯作為一種傳統的吸附劑對重金屬離子的去除性能良好，并且在還原條件下具有優異的導電性能。

發明內容

本發明是要解決現有的吸附劑具有較差的選擇性，導致難以從復雜的水環境中有針對性地回收重金屬，且回收純度不高的技術問題，而提供一種電場強化選擇性吸附重金屬廢水中鉛離子的方法。

本發明的電場強化選擇性吸附重金屬廢水中鉛離子的方法是按以下步驟進行的：

一、將單寧酸@氧化石墨烯導電氣凝膠作為工作電極，Ag/AgCl作為參比電極，鉑網作為對電極，組成三電極系統，以硝酸鈉水溶液為電解質溶液，使用電流-時間法(I-t)進行電還原，施加電壓為-1.2V～-2V，還原時間為2min～30min，得到單寧酸@還原氧化石墨烯導電氣凝膠；所述的硝酸鈉水溶液的濃度為0.5mol/L～0.6mol/L；

二、將步驟一制備的單寧酸@還原氧化石墨烯導電氣凝膠作為工作電極，Ag/AgCl作為參比電極，鉑網作為對電極，組成三電極系統，以含鉛離子的重金屬廢水為電解質溶液，使用電流-時間方法進行電化學吸附，電壓為-0.1V～-0.2V，吸附時間為2h～2.5h，即可在工作電極上回收鉛元素。

本發明將單寧酸@氧化石墨烯導電氣凝膠材料作為導電吸附劑應用到水體重金屬電化學吸附系統中，在電場的作用下，其對Pb²⁺的吸附選擇性得到了增強。本發明的方法中單寧酸@氧化石墨烯導電氣凝膠材料可以通過電化學還原優化其導電層，使材料具有更好的導電性，在電場作用下，對鉛離子具有更好的選擇性。

本發明將單寧酸與氧化石墨烯交聯制備成氣凝膠材料，不僅可以保留單寧酸的官能團，還可以使得材料具備一定的導電性能。這使得材料可以應用到電化學體系中，以提升導電吸附劑對重金屬離子的選擇性。該材料對于鉛離子的吸附展現出了良好的效果，并且由于材料具有優異的導電性能，通過施加一定的電場力后可以極大的增強材料對于鉛離子吸附的選擇性，從而與水體中其他的重金屬離子分離，實現鉛離子的選擇性回收。這種方法綠色、環保，對于選擇性回收廢水中的重金屬離子具有良好的應用前景。