CN101664672A - 一种重金属复合吸附剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属复合吸附剂及其制备方法。吸附剂原料的质量份数为：丙烯酰胺100份，硅藻土12－67份，交联剂0.05－1.8份，引发剂0.05－1.8份。该吸附剂具有较大的比表面积和良好的吸附性能，可用于去除水中铅和铜污染物，复合吸附剂在稀酸溶液中可以再生。

Description

一种重金属复合吸附剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种重金属复合吸附剂及其制备方法。

背景技术

随着我国工业经济的快速发展和城镇化水平提高，重金属进入环境的机会显著增多，对土壤、水体、大气、固废、食品等造成了不同程度的污染，同时这些重金属通过食物链进入人体，严重威胁着人体健康。由于重金属在环境中具有相对稳定性和难降解性，很难从环境中清除出来，使得重金属污染治理十分困难。因此，重金属污染已经成为环境综合治理工作中的新难点、新课题，如何控制、治理和修复重金属污染成为政府、专家和公众共同关注的热点。

重金属污染问题引起人们的广泛关注最先是从其对人体健康的影响开始的。特别是我国加人WTO后，农产品中重金属超标问题已成为国际贸易中的一道绿色壁垒，阻碍我国产品打人国际市场，我们与国外农产品的竞争在某种程度上是“绿色食品”、“食品安全”意义上的竞争。当前，农产品中重金属和农药的残留问题、重金属沿食物链向生物体可食部位的迁移积累问题以及重金属污染与疾病发生相关性等方面的研究相当活跃。对农村和工业区动物器官中重金属含量分析表明，Pb、Cd、Zn、Cu、Mn和Fe在动物肌肉、肝、肾、心和脾中的含量工业区均高于农村。对几种可食性蔬菜中的重金属研究表明，我国一些蔬菜中重金属含量已超过FAO和WHO允许的标准值。

土壤污染修复的前提是解决水污染问题。在重金属水污染的治理中，由于成分复杂，难度较大，因而对新材料的需求也更为迫切。在城市水处理和工业废水处理领域中，聚丙烯酰胺是目前我国使用最多的絮凝剂，但在重金属的去除中吸附是更有效的技术。

在众多的水处理材料开发中，近年来黏土矿物吸附剂普遍受到关注，已成为矿物学、环境学以及材料学等领域的研究开发热点。黏土矿物主要包括蒙脱石族、伊利石族、蛭石族、高岭石族、凹凸棒石族等矿物。其中，硅藻土由于其比表面积大、孔隙率高等特性而对水中有害污染物质具有较强的吸附能力，是去除废水中重金属元素较为理想的低成本吸附剂之一。但天然硅藻土对金属离子的吸附容量仍然有限。因此，近年来，有机-无机复合材料受到了极大的关注，研究发现黏土与高分子材料复合后，具有黏土所不具备的特殊性能，综合性能有很大改善。所以，将硅藻土与丙烯酰胺等进行聚合开发水处理吸附剂成为目前的重要发展方向。

发明内容

本发明的目的就是针对污染水体(湖泊和水库等)而提供一种具有成本低、吸附量大的重金属复合吸附剂及其制备方法。

本发明通过以下措施来实现：

硅藻土主要是由硅藻形成的一种硅质生物沉积岩。硅藻土一般为白色、灰白色、灰黄色、灰绿色等，外形为块状、页状、层状。硅藻土具有不溶于酸，化学性能稳定，可耐1400度高温、孔隙度高、比表面积大、导热系数小等特点，所以它的应用范围极广。硅藻土具有独特的微孔结构和颗粒分布特征，可形成高度渗透性的过滤层，从而能够截留各种杂质微粒，滤除最细小的悬浮固体，甚至可以滤除1-0.1微米大小的微粒杂质。使滤液达到高度洁净。所以，硅藻土是一种理想的过滤介质，将它作为助滤剂已成为其应用的新兴发展方向，已用于处理污水、工业废水、饮用水、游泳池水等水的过滤。本发明采用廉价的硅藻土以及丙烯酰胺作为复合吸附剂的主要原料，添加引发剂和交联剂，在水溶液中经接枝共聚、交联、干燥、粉碎可制成复合型吸附剂。

一种重金属复合吸附剂，其特征在于吸附剂原料的质量份数为：丙烯酰胺100份，硅藻土12-67份，交联剂0.05-1.8份，引发剂0.05-1.8份；其中交联剂选自硫酸铝或者N，N′亚甲基双丙烯酰胺；引发剂选自硝酸铈铵、过硫酸铵或偶氩二异丁基脒盐酸盐。

一种重金属复合吸附剂的制备方法，其特征在于吸附剂原料的质量份数为：丙烯酰胺100份，硅藻土12-67份，交联剂0.05-1.8份，引发剂0.05-1.8份；将丙烯酰胺配制成水溶液，在搅拌下加入硅藻土、然后加入交联剂和引发剂，升温至60-90℃反应3-5小时，反应产物干燥后粉碎。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：由于使用了廉价的硅藻土，使复合吸附剂的成本大大降低。该复合吸附剂具有较高的吸附重金属的能力，将其置于湖泊中可动态吸附湖泊中的重金属离子。吸附饱和后通过稀酸溶液可以解吸附，吸附剂可再生利用。复合吸附剂制备工艺简单，便于大规模生产。该吸附剂具有较大的比表面积和良好的吸附性能，可用于去除水中铅和铜污染物，复合吸附剂在稀酸溶液中可以再生。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

将2克天然的硅藻土置于烧杯中，加入30mL蒸馏水，搅拌30分钟。称取丙烯酰胺16克，加入20毫升蒸馏水，搅拌下溶解。将已搅拌成悬浮液的硅藻土加入丙烯酰胺溶液中，再加入N，N′亚甲基双丙烯酰胺0.01克，搅拌30分钟后加入过硫酸铵0.018克。升温至90℃，保持3小时。将产物在70℃下烘至恒重，粉碎，过40目网筛。

实施例2：

将25克天然的硅藻土置于烧杯中，加入350mL蒸馏水，搅拌30分钟。称取丙烯酰胺150克，加入180毫升蒸馏水，搅拌下溶解。将已搅拌成悬浮液的硅藻土加入丙烯酰胺溶液中，再加入硫酸铝0.16克，搅拌30分钟后加入硝酸铈铵0.21克。升温至80℃，保持5小时。将产物在70℃下烘至恒重，粉碎，过40目网筛。

实施例3：

将320克天然的硅藻土置于烧杯中，加入3000mL蒸馏水，搅拌30分钟。称取丙烯酰胺1250克，加入2500毫升蒸馏水，搅拌下溶解。将已搅拌成悬浮液的硅藻土加入丙烯酰胺溶液中，再加入过硫酸铵1.8克，搅拌30分钟后加入偶氩二异丁基脒盐酸盐2.5克。升温至90℃，保持3小时。将产物在70℃下烘至恒重，粉碎，过40目网筛。

实施例4：

将100克天然的硅藻土置于烧杯中，加入3000mL蒸馏水，搅拌30分钟。称取丙烯酰胺150克，加入2000毫升蒸馏水，搅拌下溶解。将已搅拌成悬浮液的硅藻土加入丙烯酰胺溶液中，再加入N，N′亚甲基双丙烯酰胺1.5克，搅拌30分钟后加入过硫酸铵2.5克。升温至70℃，保持4小时。将产物在70℃下烘至恒重，粉碎，过40目网筛。

准确称取实施例1-4制备的样品0.1000g，在50ml锥形瓶中，加入pH值6.00的25.00ml 0.01mol/L的铅溶液和铜溶液，放入摇床中震荡2h后取出，放入离心机中离心，取出后分析上清液铅的含量，计算吸附量。产品对铅和铜的吸附量见表1和表2。

表1产品对铅的吸附量

样品	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					吸附量mg/g	584	532	496	480

表2产品对铜的吸附量

样品	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					吸附量mg/g	270	257	245	221

Claims (2)

1、一种重金属复合吸附剂，其特征在于吸附剂原料的质量份数为：丙烯酰胺100份，硅藻土12-67份，交联剂0.05-1.8份，引发剂0.05-1.8份；其中交联剂选自硫酸铝或者N，N′亚甲基双丙烯酰胺；引发剂选自硝酸铈铵、过硫酸铵或偶氩二异丁基脒盐酸盐。

2、如权利要求1所述吸附剂的制备方法，其特征在于吸附剂原料的质量份数为：丙烯酰胺100份，硅藻土12-67份，交联剂0.05-1.8份，引发剂0.05-1.8份；将丙烯酰胺配制成水溶液，在搅拌下加入硅藻土、然后加入交联剂和引发剂，升温至60-90℃反应3-5小时，反应产物干燥后粉碎。