CN103599760A - 一种对汞离子具有高效及高选择性吸附的聚多巴胺纳米微球 - Google Patents

一种对汞离子具有高效及高选择性吸附的聚多巴胺纳米微球 Download PDF

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Abstract

本发明以一种粒径为150-200nm且均一的聚多巴胺纳米微球为吸附剂，应用于对水体中汞离子的高效及高选择性吸附，测得其对汞离子的最大吸附量为2490mg/g，且在汞离子、镉离子、锌离子、铜离子、铅离子浓度的混合水溶液中对汞离子有很高的选择性，在0.1M的硝酸溶液中可达到100％的脱附效率，循环利用5次后聚多巴胺纳米微球的吸附量未下降，结构变化细微。该过程简单、高效、操无污染且操作简单。

Description

一种对汞离子具有高效及高选择性吸附的聚多巴胺纳米微球
技术领域
本发明涉及一种聚多巴胺纳米微球应用于水体中汞离子的高效及高选择性吸附研究。 
背景技术
随着我国城市化进程的不断加快和工业化水平的迅速发展，大量有害物质被排放到水体中，造成一系列严重的后果，其中汞是造成水体污染的主要元凶之一。汞具有很强的毒性、生物富集性及非生物降解性，它一旦被生物体吸收将一直存在于生物体及食物链中，并且不能通过新陈代谢消耗，人体即使是摄入少量的汞也会导致生理机能异常，如血尿、牙龈炎、脱发、精神-神经异常等。基于汞的危害性，我国在2006年修订的《生活饮用水卫生标准》中规定生活饮用水中的汞含量不能超过0.001mg／L。但据联合国环境规划署报告称全球2013年的汞排放量是2005年的两倍，而我国的汞排放量占世界汞排放总量的1／4，由此可见我国的汞污染越来越严重。因此对于汞污染的治理已经刻不容缓。 
目前对于水体中汞污染的处理主要包括化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、电解法、液膜法和吸附法等。其中，吸附法因操作简单，吸附效率高，原料来源广阔，已逐渐成为一种重要的汞污染处理方法。目前用于对汞的吸附剂种类很多，如天然材料、活性炭、合成高分子等。而其中高分子聚合物作为吸附剂因为其制备简单、吸附效率高、分离容易、不易造成二次污染等已备受关注。但是作为一种优良的吸附剂，不仅要有高的吸附效率，而且还要具有对汞具有选择性吸附，并且可以在不降低性能的条件下多次循环利用。据众多文 献报道，含有氨基(或亚氨基)、羟基及巯基官能团的高分子聚合物对汞具有很强的螯合作用，而据此韩国的Kwang S.Kim等用含有亚氨基的聚吡咯与石墨烯结合，实现了对汞离子的选择性吸附，并且得出对汞离子的最大吸附量为980mg/g的结论；Feng-Chih Chang等用静电纺丝法制得聚[1-(4-苯乙烯尿嘧啶)]并用于对汞离子的选择性吸附，且能达到543.9mg／g的最大吸附量。 
多巴胺作为一种贻贝类分泌物，含有大量的酚羟基及氨基，无毒，在弱碱性条件下无需其他引发剂即可自聚合，聚合物不溶于水及有机溶剂，且在强酸中稳定。基于多巴胺的诸多优点及含有的特殊官能团，本项目将用聚多巴胺纳米微球对水体中汞离子进行高效及选择性吸附。 
发明内容
本项目以制得的聚多巴胺纳米微球用于对水体中汞离子的高效及高选择性吸附。该过程简单、高效、无污染且操作简单。本发明所采用的技术方案步骤如下： 
将一种尺寸为150-200nm且均一的聚多巴胺纳米微球应用于水体中汞离子的高效及高选择性吸附：取一定量的聚多巴胺纳米微球于预先配置的含有一定量汞离子(金属离子)的水溶液中，恒温、匀速磁力搅拌3小时后，用0.22μm的滤膜将微球过滤，滤液再经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)检测以确定聚多巴胺纳米微球对汞离子的吸附量(选择性吸附)。吸附后的聚多巴胺纳米微球在0.1M的硝酸溶液中进行脱附以实现其循环利用。 
附图说明
图1：(a)，(b)分别为聚多巴胺纳米微球及其循环利用5次后的TEM图 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的内容不仅限于实施例 中所涉及的内容。 
实施例1取10mg聚多巴胺纳米微球于100ml，pH为7，汞离子浓度为268ppm的水溶液中，55℃，恒速磁力搅拌3小时后，用孔径为0.22μm的滤膜过滤，滤液中剩余的汞离子用ICP进行检测。并计算出在此条件下聚多巴胺纳米微球对汞离子的吸附量为2490mg/g。 
实施例2取10mg聚多巴胺纳米微球于100ml，pH为7，汞离子、镉离子、锌离子、铜离子、铅离子浓度分别为为198.1ppm、210.0ppm、140.4ppm、22.8ppm、150.6ppm的水溶液中，室温，恒速磁力搅拌3小时后，用孔径为0.22μm的滤膜过滤，滤液中剩余的离子用ICP进行检测。结果分析得出聚多巴胺纳米微球对汞离子、镉离子、锌离子、铜离子、铅离子的吸附量分别为1902.1mg／g、87.4mg/g、60.0mg／g、5.3mg/g及3.0mg/g，说明聚多巴胺纳米微球对汞离子具有高选择性吸附。 
实施例3将吸附后的聚多巴胺纳米微球置于50ml，0.1M的硝酸溶液中进行脱附，室温，恒速磁力搅拌3小时后，用孔径为0.22μm的滤膜过滤，滤液用ICP进行检测，测得其脱附效率为100％。 

Claims (1)

1.本发明涉及一种聚多巴胺纳米微球应用于水体中汞离子的高效及高选择性吸附研究，其特征在于：以聚多巴胺纳米微球为吸附剂，对水体中的汞离子进行高效及高选择性吸附，其特征在于：聚多巴胺纳米微球对汞离子具有高效吸附性，且最大吸附量为2490mg／g；吸附在3h时达到吸附平衡，最佳吸附温度为55℃，最佳吸附pH为6；聚多巴胺纳米微球在汞离子、镉离子、锌离子、铜离子、铅离子的混合水溶液中对汞离子具有高选择性吸附；聚多巴胺纳米微球在0.1M的硝酸溶液中脱附效率为100％；经5次循环利用后聚多巴胺纳米微球的吸附量未下降，结构变化细微。
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