CN102861555A - 一种去除水中碘离子的复合吸附材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除水中碘离子的复合吸附材料及其制备方法，属于环境保护中污水净化处理领域。具体方法是：尼龙微囊经聚乙烯醇醇解改性后，与硫酸铝和氢氧化钠反应得到的纳米氧化铝相结合，制备出一种纳米级氧化铝-尼龙微囊复合吸附材料。本发明应用方法是：取复合吸附材料20g投放到体积为300mL、碘离子浓度为50mg/L污水中，调节pH为7.0～8.0，静态吸附10～15min后，再测得污水中碘离子浓度在1mg/L以下，达到地表水环境质量二级标准，所的吸附材料经碱浸酸洗后又可重新利用。本发明具有工艺简单、处理效率高、周期短、再生处理便利、可大范围应用等特点。
Description
技术领域
本发明是一种去除水中碘离子的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及含碘离子污水的处理，属于环境保护中污水净化处理领域。
背景技术
碘是制造无机或者有机碘化物的基本原料，是动物和人体必需的一种微量元素，在医药、农业、染料、冶金、食品、合成橡胶、国防及尖端技术等方面有广泛的用途。碘，作为合成甲状腺激素的主要原料，具有重要的生理功能，特别是对大脑的发育起着重要作用。碘对动物机体的作用是双重的。人体缺碘会发生一系列碘缺乏病，胎儿生长期缺碘造成人脑发育障碍，可导致呆小症；成人缺碘会引起甲状腺肿大。摄入适量的碘对维持人体健康极其重要，食用富含碘的蔬菜能有效对人体补碘。而一旦碘过量，会使甲状腺释放受阻，造成甲状腺损伤。因此，设法降低高碘地区水体中的碘离子含量是很有必要的。
目前，对水中的碘离子的处理方法主要有离子交换树脂法、碘化铜法、吹出法和活性炭吸附法，其中采用离子交换树脂在内的各种特异性吸附法是从天然水中提碘的主要途径之一。离子交换树脂法适于从低浓度的原料液中提碘，而且吸附剂的选择性强，但是吸附剂容易受到原料中原料液中其他杂质干扰，过程较为繁琐。碘化铜法则工艺相对复杂，回收效率不高。吹出法收率较高，操作简单，但对碘的含量要求较严格，而且设备费用高，能源动力消耗大，因此只适合大规模生产。活性炭吸附法工艺过程相对简单，并且可以重复利用，但是活性炭的价格相对较高，成本投入大，并且吸附量有限、易粉化。改善传统的处理水中碘离子的技术，才能真正改善我国目前的碘离子现状。
聚乙烯醇具有特异性吸碘的能力，在适宜条件下可吸附碘达7.3％。尼龙微囊具有良好的机械性能和半渗透性。负载聚乙烯醇的尼龙微囊对碘离子有优异的选择性吸附性能。
碘离子被吸附时主要靠化学反应和静电作用，纳米级氧化铝负载到含聚乙烯醇的尼尼微囊上，可备备出对碘离子产生特效化学吸附的吸附剂。
本发明利用纳米级氧化铝-尼龙微囊，提供了一种深度处理水中碘离子的新思路，操作简单、对碘的吸附效率高，速度快，又不会引入新的杂质，具有广阔的发展前景。
发明内容
本发明针对活性炭吸附法成本大、吸附量有限、易粉化等缺点，提供了一种去除水中碘离子的复合吸附材料及其制备方法。本发明具有吸附效率高、周期短、工艺简单、易控制、可大规模应用于生产等特点。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
(1)首先取硫酸铝溶液30～50ml，向其中加入氢氧化钠溶液25～35ml，搅拌1～2h，使二者充分反应；
(2)然后过滤出沉淀，用去离子水反复冲洗2～3次，在100～120℃条件下高温煅烧，即制得纳米级氧化铝；
(3)最后取上述纳米级氧化铝20～30g，与权利要求2中制得的改性尼龙微囊混合放置于容器中，向其中加入5～10ml蒸馏水，在50℃条件下恒温加热并搅拌，取出，用去离子水反复冲洗3～5次，即可制得氧化铝-尼龙微囊复合吸附材料。
所述的尼龙微囊的改性方法为：
(1)取孔径为200～300微米的尼龙微囊15～25g，先用去离子水反复冲洗2～4次，然后在50ml的物质量浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡30～60min，接着在90～105℃下烘干；
(2)取上述烘干后的尼龙微囊5～15g，放置于40～60ml醇解度为88.0±10％的聚乙烯醇溶液中，置于恒温摇床中，在温度为60～70℃，转速为150r/min的条件下，充分震荡接触3h后再静置2h；
(3)最后用去离子水反复冲洗3～5次，取出，在100℃下烘干，即完成了对尼龙微囊的改性。
所述的尼龙即聚酰胺纤维，尼龙微囊，即为用尼龙材料制成囊膜壁壳。
本发明方法的原理是：经聚乙烯醇醇解改性后的尼龙微囊对碘离子有优异的选择性吸附性能，当水中碘离子被吸附在含有聚乙烯醇的尼龙微囊上时，尼龙微囊的半渗透性使得被吸附的碘离子无法轻易解吸，纳米级氧化铝的负载，更加增强了吸附材料对碘离子的吸附能力。因此，可以有效处理水体中的碘离子，且不会对处理水体造成负面影响。
本发明方法具体应用方法为：取复合吸附材料20g，投放到体积为300mL、碘离子浓度为50mg/L污水中，调节pH为7.0～8.0，静态吸附1～2h后，再测得污水中碘离子浓度在1mg/L以下，达到地表水环境质量二级标准。吸附完成后，复合吸附材料经碱浸酸洗后可以重新利用。
本发明方法的有益效果是：
(1)经复合吸附材料处理后的水体中的碘离子的含量符合国家水质标准，将不会对人体等造成伤害；
(2)尼龙微囊有良好的机械性能，不易受温度、PH等外界环境的影响，实验易于控制。改性后的尼龙微囊与纳米级氧化铝的结合，能高效吸附水体中的碘离子，吸附率将达98％以上；
(3)本发明还具有周期短、工艺简单、绿色环保、可大规模应用于生产等实用价值。
具体实施方式
本发明采用的技术方案如下：
取孔径为200～300微米的尼龙微囊15～25g，先用去离子水反复冲洗2～4次，然后在50ml的物质量浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡30～60min，接着在90～105℃下烘干；取上述烘干后的尼龙微囊5～15g，放置于40～60ml醇解度为88.0±1.0％的聚乙烯醇溶液中，置于恒温摇床中，在温度为60～70℃，转速为150r/min的条件下，充分震荡接触3h后再静置2h；最后用去离子水反复冲洗3～5次，取出，在100℃下烘干，即完成了对尼龙微囊的改性。
另外，取硫酸铝溶液30～50ml，向其中加入氢氧化钠溶液25～35ml，搅拌1～2h，使二者充分反应；然后过滤出沉淀，用去离子水反复冲洗2～3次，在100～120℃条件下高温煅烧，即制得纳米级氧化铝；最后取上述纳米级氧化铝20～30g，与权利要求2中制得的改性尼龙微囊混合放置于容器中，向其中加入5～10ml蒸馏水，在50℃条件下恒温加热并搅拌，取出，用去离子水反复冲洗3～5次，即可制得氧化铝-尼龙微囊复合吸附材料。
下面结合实例对本发明作进一步详细的描述。
实例1
取孔径为200微米的尼龙微囊15g，先用去离子水反复冲洗2次，然后在50ml的物质量浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡30min，接着在90℃下烘干；取上述烘干后的尼龙微囊5g，放置于40ml醇解度为88.0±1.0％的聚乙烯醇溶液中，置于恒温摇床中，在温度为60℃，转速为150r/min的条件下，充分震荡接触3h后再静置2h；最后用去离子水反复冲洗3次，取出，在100℃下烘干，即完成了对尼龙微囊的改性。
另外，取硫酸铝溶液30ml，向其中加入氢氧化钠溶液25ml，搅拌1h，使二者充分反应；然后过滤出沉淀，用去离子水反复冲洗2次，在100℃条件下高温煅烧，即制得纳米级氧化铝；最后取上述纳米级氧化铝20g，与改性尼龙微囊混合放置于容器中，向其中加入5ml蒸馏水，在50℃条件下恒温加热并搅拌，取出，用去离子水反复冲洗3次，即可制得氧化铝-尼龙微囊复合吸附材料。
取实例1中的复合吸附材料20g，投放到体积为300mL、碘离子浓度为50mg/L污水中，调节pH为7.0，静态吸附1h后，测得污水中碘离子浓度为1mg/L，达到地表水环境质量二级标准。
实例2
取孔径为250微米的尼龙微囊20g，先用去离子水反复冲洗3次，然后在50ml的物质量浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡45min，接着在100℃下烘干；取上述烘干后的尼龙微囊10g，放置于50ml醇解度为88.0±1.0％的聚乙烯醇溶液中，置于恒温摇床中，在温度为65℃，转速为150r/min的条件下，充分震荡接触3h后再静置2h；最后用去离子水反复冲洗4次，取出，在100℃下烘干，即完成了对尼龙微囊的改性。
另外，取硫酸铝溶液40ml，向其中加入氢氧化钠溶液30ml，搅拌2h.使二者充分反应；然后过滤出沉淀，用去离子水反复冲洗3次，在110℃条件下高温煅烧，即制得纳米级氧化铝；最后取上述纳米级氧化铝25g，与改性尼龙微囊混合放置于容器中，向其中加入8ml蒸馏水，在50℃条件下恒温加热并搅拌，取出，用去离子水反复冲洗4次，即可制得氧化铝-尼龙微囊复合吸附材料。
取实例2中的复合吸附材料20g，投放到体积为300mL、碘离子浓度为50mg/L污水中，调节pH为7.5，静态吸附1.5h后，测得污水中碘离子浓度为0.7mg/L，达到地表水环境质量二级标准。
实例3
取孔径为300微米的尼龙微囊25g，先用去离子水反复冲洗4次，然后在50ml的物质量浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡60min，接着在105℃下烘干；取上述烘干后的尼龙微囊15g，放置于60ml醇解度为88.0±1.0％的聚乙烯醇溶液中，置于恒温摇床中，在温度为70℃，转速为150r/min的条件下，充分震荡接触3h后再静置2h；最后用去离子水反复冲洗5次，取出，在100℃下烘干，即完成了对尼龙微囊的改性。
另外，取硫酸铝溶液50ml，向其中加入氢氧化钠溶液35ml，搅拌2h，使二者充分反应；然后过滤出沉淀，用去离子子水反复冲洗3次，在120℃条件下高温煅烧，即制得纳水级氧化铝；最后取上述纳米级氧化铝30g，与改性尼龙微囊混合放置于容器中，向其中加入10ml蒸馏水，在50℃条件下恒温加热并搅拌，取出，用去离子水反复冲洗5次，即可制得氧化铝-尼龙微囊复合吸附材料。
取实例3中的复合吸附材料20g，投放到体积为300mL、碘离子浓度为50mg/L污水中，调节pH为8.0，静态吸附2h后，测得污水中碘离子浓度为0.44mg/L，达到地表水环境质量二级标准。
Claims (4)
1.一种去除水中碘离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：复合吸附材料由改性后的尼龙微囊和纳米级氧化铝制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种去除水中碘离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于所述的尼龙微囊的改性方法为：
(1)取孔径为200～300微米的尼龙微囊15～25g，先用去离子水反复冲洗2～4次，然后在50ml的物质量浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡30～60min，接着在90～105℃下烘干；
(2)取上述烘干后的尼龙微囊5～15g，放置于40～60ml醇解度为88.0±1.0％的聚乙烯醇溶液中，置于恒温摇床中，在温度为60～70℃，转速为150r/min的条件下，充分震荡接触3h后再静置2h；
(3)最后用去离子水反复冲洗3～5次，取出，在100℃下烘干，即完成了对尼龙微囊的改性。
3.根据权利要求1所述的一种去除水中碘离子的复合吸附材料制备方法，其特征在于所述的尼龙微囊负载纳米级氧化铝的负载方法为：
(1)首先取硫酸铝溶液30～50ml，向其中加入氢氧化钠溶液25～35ml，搅拌1～2h.使二者充分反应；
(2)然后过滤出沉淀，用去离子水反复冲洗2～3次，在100～120℃条件下高温煅烧，即制得纳米级氧化铝；
(3)最后取上述纳米级氧化铝20～30g，与权利要求2中制得的改性尼龙微囊混合放置于容器中，向其中加入5～10ml蒸馏水，在50℃条件下恒温加热并搅拌，取出，用去离子水反复冲洗3～5次，即可制得氧化铝-尼龙微囊复合吸附材料。
4.根据权利要求2所述的一种去除水中碘离子的复合吸附材料制备方法，其特征在于：尼龙即聚酰胺纤维，尼龙微囊，即为用尼龙材料制成囊膜壁壳。
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