CN102886243B - 一种用于选择吸附六价铬的吸附剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于选择吸附六价铬的吸附剂。本发明以洋车前子壳粉和苯胺为原料，经过氧化聚合制备。吸附剂可在保持聚苯胺原有吸附性能基础上，进一步降低制备成本，赋予环境友好性，吸附剂可用于工业含铬废水的处理。

Description

一种用于选择吸附六价铬的吸附剂

技术领域

本发明涉及一种用于选择吸附六价铬的吸附剂。

背景技术

随着工业化进程和人口的不断增加，由各种因素引起的水污染亦日趋严重，尤其是重金属污染，已成为世界性的头号环境治理难题。重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属进入大气、水、土壤环境，引起严重的环境污染。随废水排放或进入环境中的这些重金属，一方面危害水生态系统，对水生生物产生各种有害作用；另一方面通过饮用水、皮肤接触、食物链途径直接或间接地影响人类健康。如中国2010年7月紫金矿业发生的铜酸水渗漏事故，导致汀江部分河段严重污染，鱼类大量死亡。河南六城市堆放52万吨铬渣数十年，铬渣中含有致癌物铬酸钙和剧毒物六价铬，这些被称为“城市毒瘤”的污染物正一天天成为持久危害地下水的扩散源。

铬及其化合物广泛应用于工业生产的各个领域，是冶金工业、金属加工、电镀、制革、油漆、印染、颜料等行业中必不可少的原料。铬在水中的存在形式有两种：铬(VI)and铬(III)。铬的毒性与其赋存形态有极大关系，通常认为铬(VI)的毒性比铬(III)高100倍左右。毒性大的铬(VI)是重金属中有毒有害污染物的代表，常用的处理方法有沉淀法、氧化还原法、电解法、吸附法、离子交换法等。每种方法各有优劣，其中吸附法因操作简单、见效快、吸附剂可以设计及循环使用等优点在含铬废水处理中得以广泛应用。

中国专利(CN101612597A)报道了一种含甲基咪唑氯、甲基咪唑硫酸根或甲基咪唑硝酸银的有机-无机复合阴离子交换树脂，对铬(VI)进行吸附处理；专利(申请号200910053681.7)以壳聚糖和壳聚精为主要反应剂，再辅以稳定剂、水等成分，制备了一种除铬剂，对铬(VI)进行吸附处理；专利(申请号201010227192.1)以氯化铁改性的重晶石对铬(VI)进行吸附处理；专利(公开号：CN101073763A)将一种精制钙基膨润土和一种无机盐结合，经加碳焙烧改性后对铬(VI)进行吸附处理。但这些材料要么价格昂贵、再生困难；要么吸附容量小，容易造成二次污染；更重要的是选择吸附性有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低廉，对六价铬有选择吸附性的吸附剂。

聚苯胺是导电高分子材料的代表之一，具有许多众所周知的优良性能。研究表明，聚苯胺对铬(VI)有很好的吸附能力，这源于其分子链中所带有的氨基、亚胺基。洋车前子壳粉来源于洋车前草的种子，含有丰富的多糖，是水溶性纤维的很好来源，具有很好的生物相容性和降解性。

本发明以洋车前子壳粉和苯胺为原料，经过氧化聚合制备用于选择吸附六价铬的吸附剂。

一种用于选择吸附六价铬的吸附剂，其特征在于吸附剂依次通过以下步骤制备：

A、在苯胺的酸溶液中，加入洋车前子壳粉，搅拌制得反应溶液；

B、将溶解在酸溶液中的引发剂加入到上述反应溶液中，常温常压搅拌反应3～24小时，分离所得固体物；所述的引发剂为双氧水、高锰酸钾、过硫酸铵、过硫酸钾、重铬酸钾中的一种；

C、将B步骤所得固体物分别用以水和乙醇洗涤后，在30～100℃下烘干，得到用于选择吸附六价铬的吸附剂。

在A步骤中，所述的洋车前子壳粉与苯胺的质量比为1∶9～9∶1。

在A和B步骤中，所述的酸为醋酸、丙烯酸、硝酸、盐酸、硫酸、磷酸中的一种，酸的浓度为0.01～5mol/L。

在B步骤中，所述的引发剂为双氧水、高锰酸钾、过硫酸铵、过硫酸钾、重铬酸钾中的一种，所述的引发剂与苯胺的摩尔比为1∶5～5∶1。

本发明的吸附剂可在保持聚苯胺原有吸附性能基础上，进一步降低制备成本，赋予环境友好性。本发明制备工艺简单，吸附剂可用于工业含铬废水的处理。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：①吸附剂的合成原料为洋车前子壳粉和苯胺，廉价易得。②吸附剂的制备过程简单，反应条件温和。③吸附剂对水中的六价铬具有高的选择吸附性。④在不降低聚苯胺原有吸附性能基础上，引入洋车前子壳粉，从理论上讲赋予吸附剂良好的生物可降解性，同时可拓展洋车前子壳粉的应用领域。

以上就是我们的发明思想，具体应用途径很多，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进。

附图说明

图1为吸附剂的扫描电镜图，可以看出，吸附剂呈现均匀的、凹凸不平的形貌，有利于对铬(VI)的快速吸附。

图2为吸附剂对混合金属离子溶液中铬(VI)的选择吸附，可以看出，吸附剂对(VI)表现出高的选择吸附性。

具体实施方式

本发明吸附容量的测定方法如下：将0.05克吸附剂加入到25mL含铬(VI)溶液中，恒温振荡一定时间，离心，上清液中残留的铬(VI)浓度采用二苯碳酰二肼分光光度法测定，其他金属离子的浓度采用ICP-AES电感耦合等离子体发射光谱仪测定。依下式计算吸附容量。

$Q=\frac{(C_0-C_e)V}{m}$

其中，Q为吸附容量(mg/g)；C₀为吸附前浓度(mg/L)；C_e为吸附后浓度(mg/L)；V为吸附溶液体积(mL)；m为吸附剂质量(mg)。

实施例1

在900mL 4.0mol/L醋酸溶液中，加入10克苯胺和90克洋车前子壳粉，搅拌均匀制得反应溶液；将溶解在600mL 4.0mol/L醋酸溶液中的18克双氧水加入到上述反应溶液中，常温常压搅拌反应10小时，分离所得固体物；将固体物分别用以水和乙醇洗涤后，于40℃烘干，得到吸附剂。

取吸附剂0.05克，加入100mg/L铬(VI)溶液25mL，振荡2小时，采用分光光度法检测剩余溶液中铬(VI)浓度，对铬(VI)的吸附容量为47mg/g。

实施例2

在800mL 0.05mol/L丙烯酸溶液中，加入30克苯胺和20克洋车前子壳粉，搅拌均匀制得反应溶液；将溶解在700mL 0.05mol/L丙烯酸溶液中的50克过硫酸铵加入到上述反应溶液中，常温常压搅拌反应16小时，分离所得固体物；将固体物分别用以水和乙醇洗涤后，于70℃烘干，得到吸附剂。

取吸附剂0.05克，加入100mg/L铬(VI)溶液25mL，振荡2小时，采用分光光度法检测剩余溶液中铬(VI)浓度，对铬(VI)的吸附容量为48mg/g。

实施例3

在400mL 1.0mol/L硫酸溶液中，加入25克苯胺和50克洋车前子壳粉，搅拌均匀制得反应溶液；将溶解在1100mL 1.0mol/L硫酸溶液中的60克高锰酸钾加入到上述反应溶液中，常温常压搅拌反应8小时，分离所得固体物；将固体物分别用以水和乙醇洗涤后，于60℃烘干，得到吸附剂。

取吸附剂0.05克，加入100mg/L铬(VI)溶液25mL，振荡2小时，采用分光光度法检测剩余溶液中铬(VI)浓度，对铬(VI)的吸附容量为46mg/g。

实施例4

在1000mL 0.1mol/L盐酸溶液中，加入10克苯胺和30克洋车前子壳粉，搅拌均匀制得反应溶液；将溶解在500mL 0.1mol/L盐酸溶液中的20克重铬酸钾加入到上述反应溶液中，常温常压搅拌反应4小时，分离所得固体物；将固体物分别用以水和乙醇洗涤后，于50℃烘干，得到吸附剂。

取吸附剂0.05克，加入100mg/L铬(VI)溶液25mL，振荡2小时，采用分光光度法检测剩余溶液中铬(VI)浓度，对铬(VI)的吸附容量为45mg/g。

实施例5

在300mL 2.0mol/L硝酸溶液中，加入40克苯胺和20克洋车前子壳粉，搅拌均匀制得反应溶液；将溶解在1200mL 2.0mol/L硝酸溶液中的40克过硫酸钾加入到上述反应溶液中，常温常压搅拌反应9小时，分离所得固体物；将固体物分别用以水和乙醇洗涤后，于90℃烘干，得到吸附剂。

取吸附剂0.05克，加入100mg/L铬(VI)溶液25mL，振荡2小时，采用分光光度法检测剩余溶液中铬(VI)浓度，对铬(VI)的吸附容量为49mg/g。

实施例6

在700mL 3.0mol/L磷酸溶液中，加入70克苯胺和25克洋车前子壳粉，搅拌均匀制得反应溶液；将溶解在800mL 3.0mol/L磷酸溶液中的35克过硫酸铵加入到上述反应溶液中，常温常压搅拌反应20小时，分离所得固体物；将固体物分别用以水和乙醇洗涤后，于80℃烘干，得到吸附剂。

取吸附剂0.05克，加入100mg/L铬(VI)溶液25mL，振荡2小时，采用分光光度法检测剩余溶液中铬(VI)浓度，对铬(VI)的吸附容量为50mg/g。

Claims (2)

1.一种用于选择吸附六价铬的吸附剂，其特征在于吸附剂依次通过以下步骤制备：

A、在苯胺的酸溶液中，加入洋车前子壳粉，搅拌制得反应溶液，洋车前子壳粉与苯胺的质量比为1∶9～9∶1；

B、将溶解在酸溶液中的引发剂加入到上述反应溶液中，常温常压搅拌反应3～24小时，分离所得固体物；所述的引发剂为双氧水、高锰酸钾、过硫酸铵、过硫酸钾、重铬酸钾中的一种；引发剂与苯胺的摩尔比为1∶5～5∶1；

C、将B步骤所得固体物分别用以水和乙醇洗涤后，在30～100℃下烘干，得到用于选择吸附六价铬的吸附剂。

2.如权利要求1所述的吸附剂，其特征在于是：在A和B步骤中，所述的酸为醋酸、丙烯酸、硝酸、盐酸、硫酸、磷酸中的一种，酸的浓度为0.01～5mol/L。