一種重金屬離子吸附劑及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種重金屬離子吸附劑，所述吸附劑是以二氧化硅載體為原料，經(jīng)過(guò)接枝試劑和功能試劑改性后制備而成，所述接枝試劑為端基帶有氨基的硅烷，功能試劑為海藻酸鹽及海藻酸；其制備方法為將二氧化硅載體分散于水中，加入接枝試劑得固液混合物I；固液分離、洗滌、干燥得氨基修飾的二氧化硅；將功能試劑溶于水后，先后加入1?乙基?(3?二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽、經(jīng)氨基修飾的二氧化硅，反應(yīng)得固液混合物II；固液分離、洗滌、干燥得重金屬離子吸附劑。該重金屬離子吸附劑具有吸附速率快，吸附容量高，再生過(guò)程簡(jiǎn)單，循環(huán)使用多次后性能仍相當(dāng)穩(wěn)定的特點(diǎn)，并且該吸附劑的制備方法步驟簡(jiǎn)單，成本低，條件溫和且環(huán)境友好。
【專利說(shuō)明】
一種重金屬離子吸附劑及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及固相吸附技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種重金屬離子吸附劑及其制備方 法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 水體中重金屬離子(鎘、鉛、鉻、汞、鋅、銅、砷等)是環(huán)境水質(zhì)的重要污染源。含有重 金屬離子的廢水主要來(lái)源于冶煉、電解、醫(yī)藥、電鍍、紡織印染、造紙、陶瓷與無(wú)機(jī)顏料制造 等，這些重金屬離子由于不能被分解，在生物體內(nèi)聚集和積累后，通過(guò)食物鏈對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán) 重危害。因此除去水體中重金屬離子具有十分重要意義。
[0003] 目前，含重金屬離子廢水處理方法主要有化學(xué)沉淀法、電解法、溶劑萃取法、離子 交換法、膜分離法、吸附法等。其中化學(xué)沉淀法和電解法適用于較高濃度重金屬離子廢水處 理，當(dāng)廢水中重金屬離子濃度較小時(shí)，采用化學(xué)沉淀法和電解法處理，處理效率較低，操作 成本高。溶劑萃取法可連續(xù)操作，分離效果較好，但是溶劑的再生過(guò)程能源消耗較大，而且 在萃取過(guò)程中溶劑的流失會(huì)造成二次污染，這些不足限制了溶劑萃取法的實(shí)際應(yīng)用。離子 交換法處理容量大，出水水質(zhì)好，對(duì)環(huán)境無(wú)二次污染，但離子交換劑易氧化失效，再生頻繁， 操作費(fèi)用高。膜分離法選擇性好，但在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到極化、結(jié)垢和腐蝕等問(wèn)題。
[0004] 吸附法由于操作簡(jiǎn)單、處理容量大、可循環(huán)使用、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān) 注，有關(guān)研究報(bào)道也較多。吸附法的關(guān)鍵技術(shù)是吸附劑的選擇，傳統(tǒng)吸附劑主要指活性炭。 活性炭有很強(qiáng)吸附能力，去除率高，但活性炭再生效率低，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。
[0005] 現(xiàn)有報(bào)道的重金屬離子吸附劑的吸附容量偏小，如Shih-Hung Huang報(bào)道的經(jīng)氨 基修飾的納米粒子吸附劑對(duì)銅離子和六價(jià)鉻離子的最大吸附容量分別為14.23mg/g和 0.0165L/mg(Journal of Hazardous MateriaIsJOOlIGSJTd-ITghYong-Mei Ha。報(bào)道 的經(jīng)氨基修飾的吸附劑對(duì)銅離子的最大吸附容量為25.77mg/g( Journal of Hazardous Materials,2010,184,392-399)〇
[0006] 近年來(lái)，開(kāi)發(fā)出了許多新型的吸附劑，如殼聚糖及其衍生物、改性的粘土、海泡石、 蒙脫石、鋁鋯柱撐蒙脫石等，但這些吸附劑大多具有如下缺點(diǎn)：（1)合成過(guò)程較復(fù)雜，且大多 在有機(jī)溶劑中合成，例如:在甲苯、甲醇、乙醇等溶劑中。（2)穩(wěn)定性不高，循環(huán)使用多次后， 吸附性能下降劇烈。（3)吸附速率較慢，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)處理。所以，合成出對(duì)重金屬離子吸附 容量高、吸附速度快、制備條件簡(jiǎn)單、可循環(huán)使用、性能穩(wěn)定的吸附劑具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于:克服現(xiàn)有重金屬離子吸附劑存在的上述缺陷，提供一種重金 屬離子吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。該重金屬離子吸附劑制備簡(jiǎn)單，吸附速率快，循環(huán)使用 次數(shù)尚，且性能穩(wěn)定。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0009] -種重金屬離子吸附劑，所述吸附劑是以二氧化硅載體為原料，經(jīng)過(guò)接枝試劑和 功能試劑改性后制備而成，所述接枝試劑為端基帶有氨基的硅烷，功能試劑為海藻酸鹽及 海藻酸;接枝試劑與二氧化硅載體的摩爾比為1:5-8,接枝試劑與功能試劑的摩爾比為1:3-10。
[0010] 優(yōu)選地，所述二氧化硅載體為介孔分子篩、硅膠、石英、納米二氧化硅粒子中的一 種或幾種混合物。
[0011] 優(yōu)選地，所述的介孔分子篩為SBA-15、SBA-3、MCM-41、MCM-48中的一種;所述硅膠 選自60-120目硅膠;所述介孔分子篩的表面積為550_600m 2/g。
[0012] 優(yōu)選地，所述接枝試劑為N-氨乙基-γ氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基-γ-氨 丙基）甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基二甲 基甲氧硅烷中的一種或幾種混合。
[0013] 優(yōu)選地，所述功能試劑為海藻酸鈉，海藻酸鉀，海藻酸中的一種或幾種混合物。 [0014]優(yōu)選地，所述接枝試劑接枝在二氧化硅載體的表面或二氧化硅載體的介孔中。
[0015] 優(yōu)選地，一種重金屬離子吸附劑的制備方法，具體步驟如下：
[0016] (a)將二氧化硅載體分散于水中，形成混合物，然后在攪拌條件下將接枝試劑加入 到混合物中反應(yīng)，得固液混合物I;
[0017] (b)將固液混合物I固液分離后的固體洗滌、干燥得氨基修飾的二氧化硅；
[0018] (c)將功能試劑溶于水后，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽，形 成混合液;然后，在攪拌條件下將經(jīng)氨基修飾的二氧化硅加入到混合液中反應(yīng)，得固液混合 物II;
[0019 ] (d)將固液混合物II固液分離后的固體洗滌、干燥得重金屬離子吸附劑。
[0020] 優(yōu)選地，步驟(a)的具體過(guò)程如下：
[0021] 將二氧化硅載體分散于水中，形成混合物，然后在攪拌條件下將接枝試劑加入到 混合物中反應(yīng)，反應(yīng)溫度為1_60°C，反應(yīng)時(shí)間大于2小時(shí)，得固液混合物I;
[0022]步驟(c)的具體過(guò)程如下：
[0023] 將功能試劑溶于水后，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽，形成混 合液;然后，在攪拌條件下將經(jīng)氨基修飾的二氧化硅加入到混合液中反應(yīng)，反應(yīng)溫度為1-60 °C，反應(yīng)時(shí)間大于6h，得固液混合物II;
[0024] 步驟(b)、（d)中固液分離采用過(guò)濾、抽濾或離心分離的方法；
[0025] 步驟(b)、（d)中洗滌時(shí)采用有機(jī)溶劑、水中的一種或幾種，所述的有機(jī)溶劑為甲 醇、乙醇、甲苯、丙酮中的一種或幾種；
[0026] 步驟(b )、（ d)中的干燥方法為常壓干燥法、真空干燥法，干燥溫度為20~100 °C。 [0027] 優(yōu)選地，步驟(a)中反應(yīng)溫度為10_28°C，反應(yīng)時(shí)間為4h;
[0028] 步驟(c)中反應(yīng)溫度為10_28°C，反應(yīng)時(shí)間為10h。
[0029] 優(yōu)選地，一種重金屬離子吸附劑的應(yīng)用，可以用于吸附的重金屬離子包括Pb2+、Cd 2 +、〇12+、取2+、03+、211 2+、？63+、附3+，重金屬離子的濃度為0.0001-〇.01111〇1/1。
[0030] 本發(fā)明中，以二氧化硅為載體，首先通過(guò)端基帶有氨基的硅烷水解，縮合，將端基 帶有氨基的硅烷接枝在二氧化硅載體的表面或二氧化硅載體的介孔中，制備得到氨基修飾 的二氧化硅。隨后通過(guò)1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽活化海藻酸鹽中羧基 基團(tuán)，使羧基與經(jīng)氨基修飾的二氧化硅載體上的氨基發(fā)生縮合反應(yīng)，將功能試劑修飾到載 體材料表面或介孔中，從而制備得到重金屬離子吸附劑。在所述吸附劑的表面或介孔中帶 有羧基和羥基基團(tuán)，羧基和羥基中的氧原子可以提供孤電子對(duì)，重金屬離子有空的電子軌 道，所以羧基和羥基可以與重金屬離子通過(guò)配位鍵相結(jié)合，從而將重金屬離子富集于吸附 劑表面或介孔中，實(shí)現(xiàn)去污功能。
[0031] 本發(fā)明的重金屬離子吸附劑可用于含有重金屬離子的環(huán)境中，包括含重金屬離子 的水樣，例如，食品樣品的水樣，河水、湖水的水樣，來(lái)自工礦、電器、電鍍行業(yè)的水樣，土壤 中的環(huán)境水樣，大氣中可吸入顆粒物的水樣，人體或動(dòng)物的血液，其他體液經(jīng)過(guò)處理后獲得 的水樣或含重金屬離子的廢水等;或漂浮在大氣中的含重金屬離子的灰塵等。
[0032] 本發(fā)明的有益效果在于:該重金屬離子吸附劑具有吸附速率快，吸附容量高，再生 過(guò)程簡(jiǎn)單，循環(huán)使用多次后性能仍相當(dāng)穩(wěn)定的特點(diǎn)，并且該吸附劑的制備方法步驟簡(jiǎn)單，成 本低，條件溫和且環(huán)境友好。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1為實(shí)施例1制備而成的重金屬離子吸附劑的透射電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】 [0034] 實(shí)施例1
[0035] 一種重金屬離子吸附劑的制備方法：
[0036] (1)稱取介孔分子篩(SBA-15)0.3g分散于50mL水中，攪拌條件下，加入0.2mL 3-氨 丙基三甲氧基硅烷，25°C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得 經(jīng)氨基修飾的SBA-15;
[0037] (2)稱取0.5g海藻酸鈉溶于50mL水中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺 鹽酸鹽活化lh，攪拌條件下，加入經(jīng)氨基修飾的SBA-15，25°C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用 丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得重金屬離子吸附劑。該重金屬離子吸附劑的透射電鏡圖 如圖1所示。
[0038] 實(shí)施例2
[0039] 一種重金屬離子吸附劑的制備方法：
[0040] (1)稱取介孔分子篩(MCM-41)0.3g分散于50mL水中，攪拌條件下，加入0.2mL 3-氨 丙基三甲氧基硅烷，25°C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得 經(jīng)氨基修飾的SBA-15;
[0041] (2)稱取0.5g海藻酸鈉溶于50mL水中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺 鹽酸鹽活化lh，攪拌條件下，加入經(jīng)氨基修飾的SBA-15，25°C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用 丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得重金屬離子吸附劑。
[0042]實(shí)施例2相對(duì)于實(shí)施例1的區(qū)別在于：將介孔分子篩（SBA-15)替換為介孔分子篩 (MCM-41)〇
[0043] 實(shí)施例3
[0044] -種重金屬離子吸附劑的制備方法：
[0045] (1)稱取100-120目硅膠0.3g分散于50mL水中，攪拌條件下，加入0.2mL 3-氨丙基 三甲氧基硅烷，25°C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得經(jīng)氨 基修飾的SBA-15;
[0046] (2)稱取0.5g海藻酸鈉溶于50mL水中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺 鹽酸鹽活化lh，攪拌條件下，加入經(jīng)氨基修飾的SBA-15，25°C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用 丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得重金屬離子吸附劑。
[0047]實(shí)施例3相對(duì)于實(shí)施例1的區(qū)別在于:將介孔分子篩（SBA-15)替換為100-120目硅 膠。
[0048] 實(shí)施例4
[0049] -種重金屬離子吸附劑的制備方法：
[0050] (1)稱取介孔分子篩(SBA-15)0.3g分散于50mL水中，攪拌條件下，加入0.2mL 3-氨 丙基三甲氧基硅烷，25°C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用丙酮和蒸餾水洗滌，10°C干燥，制得 經(jīng)氨基修飾的SBA-15;
[00511 (2)稱取0.5g海藻酸鈉溶于50mL水中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺 鹽酸鹽活化lh，攪拌條件下，加入經(jīng)氨基修飾的SBA-15，25 °C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用 丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得重金屬離子吸附劑。
[0052] 實(shí)施例4相對(duì)于實(shí)施例1的區(qū)別在于:將步驟(1)反應(yīng)溫度由25°C替換為10°C
[0053] 實(shí)施例5
[0054] 一種重金屬離子吸附劑的制備方法：
[0055] (1)稱取介孔分子篩(SBA-15)0.3g分散于50mL水中，攪拌條件下，加入0.2mL 3-氨 丙基三甲氧基硅烷，25°C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用丙酮和蒸餾水洗滌，60°C干燥，制得 經(jīng)氨基修飾的SBA-15;
[0056] (2)稱取0.5g海藻酸鈉溶于50mL水中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺 鹽酸鹽活化lh，攪拌條件下，加入經(jīng)氨基修飾的SBA-15，25 °C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用 丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得重金屬離子吸附劑。
[0057] 實(shí)施例5相對(duì)于實(shí)施例1的區(qū)別在于:將步驟(1)反應(yīng)溫度由25°C替換為60°C。
[0058] 實(shí)施例6
[0059] -種重金屬離子吸附劑的制備方法：
[ΟΟ?Ο] (1)稱取介孔分子篩(SBA-15)0.3g分散于50mL水中，攪拌條件下，加入0.2mL N-氨 乙基-γ氨丙基三甲氧基硅烷，25°C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用丙酮和蒸餾水洗滌，40°C 干燥，制得經(jīng)氨基修飾的SBA-15;
[0061] (2)稱取0.5g海藻酸鈉溶于50mL水中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺 鹽酸鹽活化lh，攪拌條件下，加入經(jīng)氨基修飾的SBA-15，25 °C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用 丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得重金屬離子吸附劑。
[0062]實(shí)施例6相對(duì)于實(shí)施例1的區(qū)別在于:將3-氨丙基三甲氧基硅烷替換為N-氨乙基-γ氨丙基三甲氧基硅烷。
[0063] 實(shí)施例7
[0064] -種重金屬離子吸附劑的制備方法：
[0065] (1)稱取介孔分子篩(SBA-15)0.3g分散于50mL水中，攪拌條件下，加入0.2mL 3-氨 丙基三甲氧基硅烷，25°C條件下反應(yīng)6h，經(jīng)過(guò)濾，先后用丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得 經(jīng)氨基修飾的SBA-15;
[0066] (2)稱取0.5g海藻酸鈉溶于50mL水中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺 鹽酸鹽活化lh，攪拌條件下，加入經(jīng)氨基修飾的SBA-15，25°C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用 丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得重金屬離子吸附劑。
[0067]實(shí)施例7相對(duì)于實(shí)施例1的區(qū)別在于:將步驟(1)中的反應(yīng)時(shí)間由4h替換為6h。
[0068] 實(shí)施例8
[0069] -種重金屬離子吸附劑的制備方法：
[0070] (1)稱取介孔分子篩(SBA-15)0.3g分散于50mL水中，攪拌條件下，加入0.2mL 3-氨 丙基三甲氧基硅烷，25°C條件下反應(yīng)6h，經(jīng)過(guò)濾，先后用丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得 經(jīng)氨基修飾的SBA-15;
[0071] (2)稱取0.5g海藻酸鉀溶于50mL水中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺 鹽酸鹽活化lh，攪拌條件下，加入經(jīng)氨基修飾的SBA-15，25°C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用 丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得重金屬離子吸附劑。
[0072] 實(shí)施例8相對(duì)于實(shí)施例7的區(qū)別在于:將海藻酸鈉替換為海藻酸鉀。
[0073] 實(shí)施例9
[0074] -種重金屬離子吸附劑的制備方法：
[0075] (1)稱取介孔分子篩(SBA-15)0.3g分散于50mL水中，攪拌條件下，加入0.2mL 3-氨 丙基三甲氧基硅烷，25°C條件下反應(yīng)6h，經(jīng)過(guò)濾，先后用丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得 經(jīng)氨基修飾的SBA-15;
[0076] (2)稱取0.5g海藻酸鈉溶于50mL水中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺 鹽酸鹽活化lh，攪拌條件下，加入經(jīng)氨基修飾的SBA-15，25 °C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用 丙酮和蒸餾水洗滌，70°C干燥，制得重金屬離子吸附劑。
[0077]實(shí)施例9相對(duì)于實(shí)施例7的區(qū)別在于:將步驟(2)中的干燥溫度由40°C替換為70°C [0078] 實(shí)施例10
[0079] 一種重金屬離子吸附劑的制備方法：
[0080] (1)稱取介孔分子篩(SBA-15)0.3g分散于50mL水中，攪拌條件下，加入0.2mL 3-氨 丙基三甲氧基硅烷，25°C條件下反應(yīng)6h，經(jīng)過(guò)濾，先后用丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得 經(jīng)氨基修飾的SBA-15;
[0081 ] (2)稱取0.5g海藻酸鈉溶于50mL水中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺 鹽酸鹽活化lh，攪拌條件下，加入經(jīng)氨基修飾的SBA-15，25 °C條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過(guò)濾，先后用 丙酮和蒸餾水洗滌，40°C干燥，制得重金屬離子吸附劑。
[0082]實(shí)施例10相對(duì)于實(shí)施例7的區(qū)別在于:將3-氨丙基三甲氧基硅烷的體積由0.2mL替 換為0.6mL。
[0083] 實(shí)施例11
[0084] 對(duì)實(shí)施例1-10制備而成的重金屬離子吸附劑的吸附性能進(jìn)行測(cè)試，得到的結(jié)果如 下表1、表2所示：
[0085] 表1實(shí)施例1-5的吸附率、吸附容量、循環(huán)使用性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
[0087]表2實(shí)施例6-10的吸附率、吸附容量、循環(huán)使用性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
[0089]
[0090] 實(shí)施例12
[0091] 實(shí)驗(yàn)?zāi)M存在單一重金屬離子環(huán)境的水樣中，然后用實(shí)施例1的產(chǎn)物對(duì)其進(jìn)行吸 附性能進(jìn)行測(cè)試，得到結(jié)果如下表3所示：
[0092]吸附試驗(yàn)的具體步驟如下：
[0093] (a)分別吸取10-Vol/L的重金屬離子標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1.00、5.00、10.00、50.00、100mL 至100mL容量瓶，加蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，靜置，配制的重金屬離子標(biāo)準(zhǔn)液濃度分別為 10-4mo 1 /L，5 X 10-4mo 1 /L，10-3mo 1 /L，5 X 10-3mo 1 /L，10-2mo 1 /L;
[0094] (b)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定配制的溶液重金屬離子濃度實(shí)際值； [0095] (c)稱取40mg制得的吸附劑分散于20mL步驟（1)配制的重金屬離子標(biāo)準(zhǔn)液中，2分 鐘后，離心分離，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定上清液中剩余重金屬離子濃度；
[0096] (d)通過(guò)以下公式計(jì)算，得出吸附劑對(duì)相應(yīng)金屬離子的吸附率以及吸附容量。
[0097] 吸附率
，吸附容量二
[0098] 其中Co為金屬離子起始濃度(mol/L)，Cf為吸附后金屬離子濃度(mol/L)，V為溶液 體積(L)，W為所取吸附劑質(zhì)量(g)，M為金屬離子相對(duì)原子質(zhì)量(g/mol)。
[0099] 表3實(shí)施例1的重金屬離子吸附劑吸附單一重金屬離子水樣的吸附參數(shù)
[0101]
[0102] 實(shí)施例13
[0103] 采集含有混合重金屬離子環(huán)境的水樣中，然后用實(shí)施例1的產(chǎn)物對(duì)其進(jìn)行吸附性 能進(jìn)行測(cè)試，得到結(jié)果如下表4所示：
[0104] 吸附試驗(yàn)的具體步驟如下：
[0105] (a)待吸附水樣采集：用水樣采集瓶在菱湖(安徽安慶)三個(gè)不同地點(diǎn)的一定深度 (20~50cm)處采集水樣，為了達(dá)到更好的吸附效果，對(duì)采集的水樣的PH值進(jìn)行調(diào)節(jié)得到待 吸附水樣；
[0106] 其中，調(diào)節(jié)后的PH為4.0~6.5，優(yōu)選為5.5~6.5，PH調(diào)節(jié)劑包括無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸， 無(wú)機(jī)酸包括但不限于鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸，有機(jī)酸包括但不限于乙酸、檸檬酸、甲磺酸、對(duì) 甲苯磺酸。優(yōu)選地是鹽酸。
[0107] (b)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定各重金屬離子濃度值；
[0108] (C)稱取40mg吸附劑分散于20mL步驟（1)待吸附水樣中，2分鐘后，離心分離，用電 感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定上清液中剩余各重金屬離子濃度，從而計(jì)算出吸附劑對(duì)各 重金屬離子的吸附率。
[0109] 表4實(shí)施例1的重金屬離子吸附劑吸附混合重金屬離子環(huán)境水樣的吸附參數(shù) [0川]實(shí)施例14
[0112] 本發(fā)明制備而成的重金屬離子吸附劑進(jìn)行循環(huán)使用，得到的參數(shù)如下表5所示：
[0113] 循環(huán)實(shí)驗(yàn)的具體操作如下:將吸附有重金屬離子的吸附劑加入酸溶液或乙二胺四 乙酸鈉溶液中，通過(guò)酸或乙二胺四乙酸鈉的作用，使重金屬離子從吸附劑中分離，從而達(dá)到 循環(huán)使用吸附劑的目的。
[0114]其中，酸選自鹽酸、硝酸、硫酸、醋酸、草酸、乙二胺四乙酸、或其組合，優(yōu)選為鹽酸。 當(dāng)所述酸組合使用時(shí)，可以相繼地使用酸進(jìn)行處理，或?qū)⑺峄旌虾筮M(jìn)行處理。
[0115]表5重金屬離子吸附劑進(jìn)行循環(huán)使用的性能參數(shù)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種重金屬離子吸附劑，其特征在于，所述吸附劑是以二氧化硅載體為原料，經(jīng)過(guò)接 枝試劑和功能試劑改性后制備而成，所述接枝試劑為端基帶有氨基的硅烷，功能試劑為海 藻酸鹽及海藻酸;接枝試劑與二氧化硅載體的摩爾比為1:5-8,接枝試劑與功能試劑的摩爾 比為 1:3-10。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬離子吸附劑，其特征在于，所述二氧化硅載體為介孔分 子篩、硅膠、石英、納米二氧化硅粒子中的一種或幾種混合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬離子吸附劑，其特征在于，所述的介孔分子篩為38八_ 15、SBA-3、MCM-41、MCM-48中的一種;所述硅膠選自60-120目硅膠;所述介孔分子篩的表面 積為 550-600m2/g。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬離子吸附劑，其特征在于，所述接枝試劑為N-氨乙基-γ氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基-γ-氨丙基）甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基 硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基二甲基甲氧硅烷中的一種或幾種混合。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬離子吸附劑，其特征在于，所述功能試劑為海藻酸鈉， 海藻酸鉀，海藻酸中的一種或幾種混合物。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬離子吸附劑，其特征在于，所述接枝試劑接枝在二氧化 硅載體的表面或二氧化硅載體的介孔中。7. -種重金屬離子吸附劑的制備方法，其特征在于，具體步驟如下： (a) 將二氧化硅載體分散于水中，形成混合物，然后在攪拌條件下將接枝試劑加入到混 合物中反應(yīng)，得固液混合物I; (b) 將固液混合物I固液分離后的固體洗滌、干燥得氨基修飾的二氧化硅； (c) 將功能試劑溶于水后，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽，形成混 合液;然后，在攪拌條件下將經(jīng)氨基修飾的二氧化硅加入到混合液中反應(yīng)，得固液混合物 II; (d) 將固液混合物II固液分離后的固體洗滌、干燥得重金屬離子吸附劑。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的重金屬離子吸附劑的制備方法，其特征在于， 步驟(a)的具體過(guò)程如下： 將二氧化硅載體分散于水中，形成混合物，然后在攪拌條件下將接枝試劑加入到混合 物中反應(yīng)，反應(yīng)溫度為1-60°C，反應(yīng)時(shí)間大于2小時(shí)，得固液混合物I; 步驟(c)的具體過(guò)程如下： 將功能試劑溶于水后，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽，形成混合 液;然后，在攪拌條件下將經(jīng)氨基修飾的二氧化硅加入到混合液中反應(yīng)，反應(yīng)溫度為1-60 °C，反應(yīng)時(shí)間大于6h，得固液混合物II; 步驟(b )、（ d)中固液分離采用過(guò)濾、抽濾或離心分離的方法； 步驟(b)、（d)中洗滌時(shí)采用有機(jī)溶劑、水中的一種或幾種，所述的有機(jī)溶劑為甲醇、乙 醇、甲苯、丙酮中的一種或幾種； 步驟(b )、（ d)中的干燥方法為常壓干燥法、真空干燥法，干燥溫度為20~100 °C。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的重金屬離子吸附劑的制備方法，其特征在于， 步驟(a)中反應(yīng)溫度為10-28 °C，反應(yīng)時(shí)間為4h; 步驟(c)中反應(yīng)溫度為10-28 °C，反應(yīng)時(shí)間為10h。10. -種重金屬離子吸附劑的應(yīng)用，其特征在于:可以用于吸附的重金屬離子包括Pb2+、 〇(12+、(：11 2+、取2+、03+、2112+^63+、附 3+，重金屬離子的濃度為0.0001-〇.01111〇1/1。
【文檔編號(hào)】C02F1/28GK106076279SQ201610728579
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月26日
【發(fā)明人】汪竹青, 王敏, 吳根華
【申請(qǐng)人】汪竹青