[發明專利]一種基于可逆相轉換的非金屬水溶態重金屬吸附劑的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110743620.4
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113634220B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 蘭華春;安曉強;劉會娟;曲久輝
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 劉凱強;張奎燕

本申請提供了一種基于可逆相轉換的非金屬水溶態重金屬吸附劑的制備方法及應用，所述吸附劑的制備方法，包括以下步驟：(1)將三聚氰胺和堿性物質混合均勻；(2)將(1)中的混合物加熱至250至600℃并保持1h至5h，冷卻至室溫；(3)將(2)中得到的固體溶解在超純水中，經透析袋在超純水中透析后，透析袋內的液體經干燥得到所述吸附劑。本申請提供的技術方案原材料廉價易得，制備過程簡單，無需二次活化等步驟。吸附材料具有其它吸附材料所不具備的可逆相轉化功能。并且大大提高了吸附微界面傳質速率，增強與水中所吸附分子、離子間的界面作用。并且吸附材料制備過程中無需任何金屬離子，具有環境友好的特性。

技術領域

本文涉及但不限于一種水中重金屬離子的去除，水污染治理的方法，尤其涉及但不限于一種基于可逆相轉換的非金屬溶解態重金屬吸附劑的制備方法及其在污染物去除中的應用。

背景技術

隨著社會經濟的快速發展，含高毒、有害、難降解物質的各類廢水不斷向自然水體中排放，從而對生態系統安全和人類健康帶來嚴重危害。基于物理性分離的吸附技術是去除水中重金屬、有機物等污染物的最常用方法。目前，基于活性炭、沸石、分子篩、樹脂等多孔固體的吸附劑被廣泛用于實際廢水處理過程中。盡管如此，吸附容量不足、選擇性差和再生困難仍是該技術在應用中存在的主要問題。通過新型吸附材料開發，探尋水中有害物質去除的新原理、新方法，是該技術未來發展的重要突破方向。

不難發現，現有的吸附凈水過程是建立在水中污染物分子、離子在固體吸附劑表面的聚集累計得以實施的，該液/固多相界面過程無疑受到吸附質在水中擴散、傳質等水溶性過程的影響。特別是對于低濃度污染物而言，如何實現固體吸附劑與可溶性吸附質間的強界面相互作用，仍是吸附技術所面臨的難點問題之一。相較而言，水溶性體系具有傳質速率高、反應速率快等特點，在催化、精餾、萃取等重要操作單元中具有異相反應過程難以媲美的獨特優勢。借助水溶性介質中分子、離子的快速傳質及相互作用實現物質的高效捕獲，無疑是有害物質分離的有效途徑。然而，基于常規水溶性分子間作用分離水中可溶性物質，往往需要與沉淀、絮凝等過程相耦合才能對生成產物加以分離，不僅帶來二次污染物質的形成且難以實現捕獲劑分子的循環利用。如能開發出能夠滿足水溶性吸附、異相分離相融合的吸附材料并實現循環再生，有望成為水中污染物高效分離的嶄新手段。

發明內容

以下是對本文詳細描述的主題的概述。本概述并非是為了限制本申請的保護范圍。

本發明的目的是提供一種基于可逆相轉換的非金屬水溶態重金屬吸附劑的制備方法，并用于吸附去除水中重金屬離子。

一種基于可逆相轉換的非金屬水溶態重金屬吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將三聚氰胺和堿性物質混合均勻；

(2)將(1)中的混合物加熱至250至600℃并保持1h至5h，冷卻至室溫；

(3)將(2)中得到的固體溶解在超純水中，經透析袋在超純水中透析后，透析袋內的液體經干燥得到所述吸附劑；

可選地，所述制備方法由以上步驟組成。

在本申請提供的一種實施方式中，步驟(1)中所述堿性物質選自氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種或兩種。

在本申請提供的一種實施方式中，所述三聚氰胺與所述堿性物質的摩爾比為0.3至3；

在本申請提供的一種實施方式中，所述加熱的升溫速率為1℃/min至10℃/min；

在本申請提供的一種實施方式中，所述加熱的升溫速率為5℃/min至10℃/min；

在本申請提供的一種實施方式中，所述加熱溫度為330℃。

在本申請提供的一種實施方式中，所述透析袋的截留分子量為3500至12000；