CN115722206B - 一种吸附铅的复合吸附剂、制备方法及吸附方法 - Google Patents
一种吸附铅的复合吸附剂、制备方法及吸附方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115722206B CN115722206B CN202211415330.8A CN202211415330A CN115722206B CN 115722206 B CN115722206 B CN 115722206B CN 202211415330 A CN202211415330 A CN 202211415330A CN 115722206 B CN115722206 B CN 115722206B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- adsorbent
- adsorption
- solution
- lead
- uio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 235000010410 calcium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 239000000648 calcium alginate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229960002681 calcium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 10
- OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L calcium;(2s,3s,4s,5s,6r)-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxy-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxylato-4,5,6-trihydroxyoxan-3-yl]oxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylate Chemical compound [Ca+2].O[C@@H]1[C@H](O)[C@H](O)O[C@@H](C([O-])=O)[C@H]1O[C@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O2)C([O-])=O)O)[C@H](C(O)=O)O1 OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 49
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- OYFRNYNHAZOYNF-UHFFFAOYSA-N 2,5-dihydroxyterephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(C(O)=O)C=C1O OYFRNYNHAZOYNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims description 12
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims description 12
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 11
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 9
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J zirconium tetrachloride Chemical compound Cl[Zr](Cl)(Cl)Cl DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 16
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 10
- RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N lead nitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[Pb]O[N+]([O-])=O RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 3
- 230000010358 mechanical oscillation Effects 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 208000008839 Kidney Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 208000000453 Skin Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 210000003169 central nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000022558 protein metabolic process Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 210000004994 reproductive system Anatomy 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 230000009528 severe injury Effects 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明属于重金属的吸附分离技术领域，涉及一种吸附铅的复合吸附剂、制备方法及吸附方法。本发明提供的复合吸附剂为海藻酸钙/UIO‑66‑(OH)2复合凝胶，绿色环保，合成过程简便，吸附性能优异，易于分离，且具有很好的稳定性和环境适应性。该复合吸附剂对Pb(Ⅱ)具有很好的吸附分离效果，且对Pb(Ⅱ)的去除具有良好重复使用性，在循环实验中，经过15次循环后，Pb(Ⅱ)的吸附去除率能仍能保持90％以上。本发明所制备的复合吸附剂利用UIO‑66‑(OH)2的结构特性，提高了吸附剂的比表面积和机械性能，增强其循环稳定性。
Description
技术领域
本发明属于重金属的吸附分离技术领域，涉及一种吸附金属铅的复合吸附剂、制备方法及吸附方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
铜(Cu)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)等重金属离子对生态系统造成严重污染。尽管自然界中含重金属矿物质、沉积物等会随着环境改变向水体迁移和转化，但就目前而言，工业废水中的重金属仍然是水体的主要污染源。随着冶金加工、化学原料及制品业、皮革等制品和制鞋业、金属和电子制品业、纺织等行业发展,大量含重金属离子的工业废水排入自然水体，严重威胁人类赖以生存的水资源。近年来我国工业废水中重金属的排放量总量依然居高不下，是潜在的污染源，并对人体健康形成潜在的威胁，对水中重金属污染进行治理已刻不容缓。铅是水体中常见的污染物，可与含硫蛋白质相互作用，抑制蛋白质代谢和相关生物活性。它还会对人类的中枢神经系统、肾脏、肝脏和生殖系统造成严重损害，而且过量摄入铅会导致肺癌、肾癌和皮肤癌。
目前常见的含铅废水处理技术包括化学沉淀、膜分离和混凝絮凝等物理化学和生物的方法，但它们在应用中有其固有的优势和局限性。相比其它处理技术，吸附法具有操作简便、处理效果好、适用范围广等优点，是当前去除水体重金属最为广泛的方法之一。为保障水资源可持续发展和人体健康，开发高效、环境友好和适用范围广的处理技术的是当前含铅废水处理领域的重要研究方向。
合理设计吸附剂是吸附法处理含铅废水的重中之重。一方面，吸附剂需要具有较大的吸附容量，并且对铅离子具有特异性吸附，以防止吸附其他离子导致的吸附量损失；另一方面，吸附剂需要能够长时间循环使用，从而降低吸附剂的使用成本，也避免由于吸附剂损失带来的其他环境问题。因此，需要合理设计吸附剂，提高吸附剂的物理和化学性能，满足吸附容量和循环使用的需要。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是一种吸附铅的复合吸附剂、制备方法及吸附方法，复合吸附剂具有优异的机械性能和比表面积，可以实现铅的高效去除和长期循环使用。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种复合吸附剂，所述复合吸附剂为海藻酸钙/UIO-66-(OH)2复合凝胶。
第二方面，本发明提供了上述复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将氯化锆、2,5-二羟基对苯二甲酸、盐酸加入到N,N-二甲基甲酰胺中，将上述溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中，在烘箱中加热，离心、洗涤、干燥得到UIO-66-(OH)2；
S2、向海藻酸钠水溶液中加入UIO-66-(OH)2，搅拌；
S3、将氯化钙水溶液加入到步骤S2得到的液体中，固化，再经洗涤、冷冻干燥，得到所述复合吸附剂。
第三方面，本发明提供了上述复合吸附剂和/或上述制备方法制备得到的产品在吸附重金属中的应用。
第四方面，本发明提供了一种吸附铅的方法，使用上述复合吸附剂和/或上述制备方法制备得到的产品作为吸附剂。
上述本发明的一种或多种技术方案取得的有益效果如下：
1.本发明以海藻酸钠和UIO-66-(OH)2为主要原料，用氯化钙交联得到海藻酸钙/UIO-66-(OH)2复合凝胶，在溶液中材料上含有大量的羧基和羟基，与Pb(Ⅱ)具有较强的相互作用，并且UIO-66-(OH)2的加入会提高复合凝胶的比表面积和机械性能，从而表现出良好的吸附性能和循环稳定性。
2.本发明所述复合吸附剂的合成步骤简单，绿色环保，易于分离，环境适应性与稳定性好。
3.该复合吸附剂对重金属Pb(Ⅱ)有很好的吸附性能和循环稳定性，对重金属Pb(Ⅱ)的去除率达到了99％，循环15次后对Pb(Ⅱ)的去除率仍在90％以上。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例1中复合吸附剂的红外谱图；
图2为实施例1中复合吸附剂的应力-应变图；
图3为实施例1中复合吸附剂的N2吸脱附等温线图；
图4为实施例5中复合吸附剂吸附铅的朗格缪尔等温线图；
图5为实施例9中复合吸附剂吸附铅的循环稳定性。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明的第一种典型实施方式，一种复合吸附剂，所述复合吸附剂为海藻酸钙/UIO-66-(OH)2复合凝胶。
该实施方式的一种或多种实施例中，所述海藻酸钙/UIO-66-(OH)2复合凝胶是通过海藻酸钠和UIO-66-(OH)2为主要原料经氯化钙交联制备得到。
本发明的第二种典型实施方式，上述复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将氯化锆、2,5-二羟基对苯二甲酸、盐酸加入到N,N-二甲基甲酰胺中，将上述溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中，在烘箱中加热，离心、洗涤、干燥得到UIO-66-(OH)2；
S2、向海藻酸钠水溶液中加入UIO-66-(OH)2，搅拌；
S3、将氯化钙水溶液加入到步骤S2得到的液体中，固化，再经洗涤、冷冻干燥，得到所述复合吸附剂。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤S1中氯化锆和2,5-二羟基对苯二甲酸的质量比1：(1～1.2)。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤S1中盐酸为37％盐酸，盐酸体积为1-3mL。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤S1中N,N-二甲基甲酰胺的体积为30～40mL。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤S1中加热温度为70-90℃，加热时间为12-36h。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤S2中UIO-66-(OH)2与海藻酸钠的质量比为1：(0.5～2)。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤2中海藻酸钠水溶液的质量浓度为0.5～2％，体积为15-25mL。
该实施方式的一种或多种实施例中，搅拌时间为1-2h。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤S3中氯化钙水溶液的质量浓度为0.5～2％，体积为10-20mL。
该实施方式的一种或多种实施例中，固化时间为0.5-1.5h。
本发明的第三种典型实施方式，上述复合吸附剂和/或上述制备方法制备得到的产品在吸附重金属中的应用。
本发明的第四种典型实施方式，一种吸附铅的方法，使用上述复合吸附剂和/或上述制备方法制备得到的产品作为吸附剂。
该实施方式的一种或多种实施例中，所述吸附铅的方法包括以下步骤：
(1)调节含铅溶液的pH；
(2)将吸附剂分散在上述步骤(1)溶液中，充分混合接触；
(3)将充分混合的步骤(2)中溶液进行固液分离，水溶液中的重金属铅被吸附在吸附材料上。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤(1)中调节pH为1～6，优选为3～6。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤(2)中吸附温度为25℃～45℃，吸附时间为60-150min。
该实施方式的一种或多种实施例中，吸附剂的质量与溶液体积比为0.2～1.0g/L。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。
本发明中，吸附分离过程完成后，分离后溶液中的金属浓度是通过ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪)测定，所用到的金属离子去除率的计算公式如下:
其中，C0和Ce(mg/L)分别表示吸附前后溶液金属离子浓度。
所用到的吸附容量的计算公式如下：
其中C0和Ce(mg/L)分别表示吸附前后溶液中金属离子浓度；V为溶液的体积(mL),m为加入吸附剂的质量(mg)。
本发明实施例所用到的试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
将250mg氯化锆、294mg 2,5-二羟基对苯二甲酸、2mL 37％的盐酸加入到30mL N,N-二甲基甲酰胺中，将上述溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中，在80℃的烘箱中加热24h。离心收集黄色固体，室温下用DMF洗涤三次，将产品放在60℃真空干燥箱中干燥备用。A溶液是将UIO-66-(OH)2和海藻酸钠按照一定质量比1:2加入到20ml去离子水中，得到的混合物搅拌1.5h。200mg氯化钙溶于10ml去离子水中制得溶液B。将溶液B加入到溶液A中，固化1h，然后用去离子水洗涤，冷冻干燥过夜，得到海藻酸钙/UIO-66-(OH)2复合凝胶。
如图1所示，红外谱图中的特征峰证明成功合成了海藻酸钙/UIO-66-(OH)2复合凝胶，并从图2、图3中可以看出，该吸附剂具有良好的机械性能和较高的比表面积。
实施例2
将250mg氯化锆、294mg 2,5-二羟基对苯二甲酸、2mL 37％的盐酸加入到30mL N,N-二甲基甲酰胺中，将上述溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中，在80℃的烘箱中加热24h。离心收集黄色固体，室温下用DMF洗涤三次，将产品放在60℃真空干燥箱中干燥备用。A溶液是将UIO-66-(OH)2和海藻酸钠按照一定质量比1:1加入到20ml去离子水中，得到的混合物搅拌1.5h。200mg氯化钙溶于10ml去离子水中制得溶液B。将溶液B加入到溶液A中，固化1h，然后用去离子水洗涤，冷冻干燥过夜，得到海藻酸钙/UIO-66-(OH)2复合凝胶。
实施例3
将250mg氯化锆、294mg 2,5-二羟基对苯二甲酸、2mL 37％的盐酸加入到30mL N,N-二甲基甲酰胺中，将上述溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中，在80℃的烘箱中加热24h。离心收集黄色固体，室温下用DMF洗涤三次，将产品放在60℃真空干燥箱中干燥备用。A溶液是将UIO-66-(OH)2和海藻酸钠按照一定质量比2:1加入到20ml去离子水中，得到的混合物搅拌1.5h。200mg氯化钙溶于10ml去离子水中制得溶液B。将溶液B加入到溶液A中，固化1h，然后用去离子水洗涤，冷冻干燥过夜，得到海藻酸钙/UIO-66-(OH)2复合凝胶。
实施例4
配制含Pb(Ⅱ)溶液：使用硝酸铅粉末，用去离子水配制为100mg/L的含Pb(Ⅱ)溶液，调节pH为5。
取10mL 100mg/L的Pb(Ⅱ)溶液于离心管中，再加入实施例1、实施例2、实施例3制备的吸附剂8mg，在25℃、220rpm的机械振荡下吸附2小时保证吸附剂与水相充分接触，吸附完成分离，测试水相中Pb(Ⅱ)的剩余浓度，并计算吸附容量。
在上述吸附分离过程中，实施例1、实施例2和实施例3的吸附剂的吸附容量分别达到124.3mg/g、106.2mg/g和87.5mg/g；并结合其它材料表征和成本考虑，实施例1所制得吸附剂的效果最佳。
实施例5
配制含Pb(Ⅱ)溶液：使用硝酸铅粉末，用去离子水分别配制为200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L、600mg/L、700mg/L的含Pb(Ⅱ)溶液，并均调节pH为5。
分别取10mL的上述不同浓度的Pb(Ⅱ)溶液于离心管中，再加入实施例1制备的吸附剂8mg，在25℃、220rpm的机械振荡下吸附两小时保证吸附剂与水相充分接触，吸附完成后分离，测试水相中Pb(Ⅱ)的剩余浓度，并计算吸附容量。得到平衡浓度与吸附容量之间的对应关系。
在上述吸附分离过程中，将在不同浓度的Pb(Ⅱ)溶液下吸附后得到的吸附容量与平衡浓度作图，通过朗格缪尔吸附等温线拟合得到最大吸附量为302.7mg/g，如图4所示。
实施例6
配制含Pb(Ⅱ)溶液：使用硝酸铅粉末，用去离子水配制为100mg/L的含Pb(Ⅱ)溶液，并调节pH分别为1～6。
分别取10mL的上述不同pH值的Pb(Ⅱ)溶液于离心管中，再加入实施例1制备的吸附剂8mg，在25℃、220rpm的机械振荡下吸附两小时保证吸附剂与水相充分接触，吸附完成后离心分离，测试水相中Pb(Ⅱ)的剩余浓度，并计算在不同初始pH下的吸附容量和去除率。
在上述吸附分离过程中，不同的pH条件下，Pb(Ⅱ)的去除率如表1所示，随着pH的升高，吸附剂对Pb(Ⅱ)的去除率先增大后趋于平缓，且在pH为3～6的范围内对Pb(Ⅱ)的去除均保持较高水平。
表1 pH不同时吸附剂对Pb(Ⅱ)的去除率
| pH | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 去除率 | 4.5％ | 66.9％ | 96.5％ | 97.9％ | 99.5％ | 99.5％ |
实施例7
配制含Pb(Ⅱ)溶液：使用硝酸铅粉末，用去离子水配制为200mg/L的含Pb(Ⅱ)溶液，调节pH为5。
分别取10mL的上述Pb(Ⅱ)溶液于离心管中，再加入实施例1制备的吸附剂8mg，在不同温度30℃、35℃、40℃、45℃；220rpm的机械振荡下吸附两小时保证吸附剂与水相充分接触，吸附完成后离心分离，测试水相中Pb(Ⅱ)的剩余浓度，并计算在不同温度下的吸附容量和去除率。
在上述吸附分离过程中，不同的温度条件下，Pb(Ⅱ)的吸附容量如表2所示，随着温度的升高，吸附剂对Pb(Ⅱ)的吸附容量逐渐增加。
表2温度不同时吸附剂对Pb(Ⅱ)的吸附容量
| 温度(℃) | 30 | 35 | 40 | 45 |
| 吸附容量(mg/g) | 203.1 | 208.6 | 214.7 | 220.5 |
实施例8
配制含Pb(Ⅱ)溶液：使用硝酸铅粉末，用去离子水配制为100mg/L的含Pb(Ⅱ)溶液，调节pH为5。
分别取10mL的上述Pb(Ⅱ)溶液于离心管中，再分别加入实施例1制备的吸附剂2mg、4mg、6mg、8mg、10mg，在25℃、220rpm的机械振荡下吸附两小时保证吸附剂与水相充分接触，吸附完成后分离，测试水相中Pb(Ⅱ)的剩余浓度，并计算在不同吸附剂量下的吸附容量和去除率。
在上述吸附分离过程中，在加入不同量的吸附剂下，吸附剂对Pb(Ⅱ)的去除率随剂量的增加而增大。结果如表3所示。
表3不同质量的吸附剂对Pb(Ⅱ)的去除率
实施例9
配制含Pb(Ⅱ)溶液：使用硝酸铅粉末，用去离子水配制为100mg/L的含Pb(Ⅱ)溶液，调节pH为5。
分别取10mL的上述Pb(Ⅱ)溶液于离心管中，再加入实施例1制备的吸附剂8mg，在25℃、220rpm的机械振荡下吸附两小时保证吸附剂与水相充分接触，吸附完成后分离，测试水相中Pb(Ⅱ)的剩余浓度，并计算对Pb(Ⅱ)的去除率。将吸附Pb(II)后的吸附剂浸入10mL0.2M HNO3溶液中，并在25℃、220rpm的机械振荡下摇动两小时，随后，用去离子水清洗吸附剂三次，在相同的吸附条件下，用再生吸附剂吸附Pb(II)，试验重复15次。
在上述吸附分离过程中，经过15次循环后，Pb(II)的去除率仍能保持90％以上，说明吸附剂在多次循环实验中能够保持结构稳定性，具有良好的可重用性。结果如图5所示。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种重金属铅的复合吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将氯化锆、2,5-二羟基对苯二甲酸、盐酸加入到N,N-二甲基甲酰胺中，将所得溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中，在烘箱中加热，离心、洗涤、干燥得到UIO-66-(OH)2；
S2、向海藻酸钠水溶液中加入UIO-66-(OH)2，搅拌；
S3、将氯化钙水溶液加入到步骤S2得到的液体中，固化，再经洗涤、冷冻干燥，得到所述复合吸附剂；
所述复合吸附剂为海藻酸钙/UIO-66-(OH)2复合凝胶；
步骤S1中加热温度为70-90℃，加热时间为12-36h；
步骤S2中UIO-66-(OH)2与海藻酸钠的质量比为1：（0.5~2）；
步骤S2中海藻酸钠水溶液的质量浓度为0.5~2%，体积为15-25 mL。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中氯化锆和2,5-二羟基对苯二甲酸的质量比1：（1~1.2）；
步骤S1中盐酸为37%盐酸，盐酸体积为1-3 mL；
步骤S1中N,N-二甲基甲酰胺的体积为30~40 mL。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中搅拌时间为1-2h。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中氯化钙水溶液的质量浓度为0.5~2%，体积为10-20 mL；
固化时间为0.5-1.5 h。
5.权利要求1所述的制备方法得到重金属铅的复合吸附剂在吸附重金属铅中的应用。
6.一种用权利要求1所述的制备方法得到重金属铅的复合吸附剂吸附铅的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）调节含铅溶液的pH；
（2）将吸附剂分散在上述步骤（1）溶液中，充分混合接触；
（3）将充分混合的步骤（2）中溶液进行固液分离，水溶液中的重金属铅被吸附在吸附材料上。
7.如权利要求6所述的吸附铅的方法，其特征在于，步骤（1）中调节pH为1~6；
步骤（2）中吸附温度为25℃~45℃，吸附时间为60-150 min；
吸附剂的质量与溶液体积比为0.2~1.0 g/L；
8.如权利要求6所述的吸附铅的方法，其特征在于，步骤（1）中调节pH为3~6。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211415330.8A CN115722206B (zh) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | 一种吸附铅的复合吸附剂、制备方法及吸附方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211415330.8A CN115722206B (zh) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | 一种吸附铅的复合吸附剂、制备方法及吸附方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115722206A CN115722206A (zh) | 2023-03-03 |
| CN115722206B true CN115722206B (zh) | 2024-05-10 |
Family
ID=85295402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211415330.8A Active CN115722206B (zh) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | 一种吸附铅的复合吸附剂、制备方法及吸附方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115722206B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116351401A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-30 | 桂林理工大学 | 一种乙二胺四亚甲基膦酸改性uio-66吸附剂的制备方法及应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105175295A (zh) * | 2015-09-24 | 2015-12-23 | 南昌航空大学 | 一种巯基功能化MOFs材料的制备及其吸附去除水体中重金属离子的应用 |
| WO2017083467A1 (en) * | 2015-11-10 | 2017-05-18 | Northwestern University | Composite materials containing organic polymer-encapsulated metal organic frameworks |
| CN110170308A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-08-27 | 湖南大学 | 一种功能化锆基金属有机骨架/氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用 |
| CN114192104A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-18 | 山东大学 | 一种吸附铬的吸附剂、制备方法及吸附方法 |
| CN114225913A (zh) * | 2022-01-05 | 2022-03-25 | 天津工业大学 | 一种UiO-66的高效制备方法及其对阳离子染料的吸附 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105566660B (zh) * | 2016-02-04 | 2017-11-28 | 南京师范大学 | 一种壳聚糖‑金属有机框架复合小球及其制备方法和应用 |
-
2022
- 2022-11-11 CN CN202211415330.8A patent/CN115722206B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105175295A (zh) * | 2015-09-24 | 2015-12-23 | 南昌航空大学 | 一种巯基功能化MOFs材料的制备及其吸附去除水体中重金属离子的应用 |
| WO2017083467A1 (en) * | 2015-11-10 | 2017-05-18 | Northwestern University | Composite materials containing organic polymer-encapsulated metal organic frameworks |
| CN110170308A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-08-27 | 湖南大学 | 一种功能化锆基金属有机骨架/氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用 |
| CN114192104A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-18 | 山东大学 | 一种吸附铬的吸附剂、制备方法及吸附方法 |
| CN114225913A (zh) * | 2022-01-05 | 2022-03-25 | 天津工业大学 | 一种UiO-66的高效制备方法及其对阳离子染料的吸附 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Lintianyang Huang.Efficient removal of Pb(II) by UiO-66-NH2: A combined experimental and spectroscopic studies.《Environmental Nanotechnology,Monitoring&Management》.2022,第18卷摘要. * |
| UiO-66(Zr)/海藻酸钠复合材料的制备优化及净化水中As(V)的性能研究;马慧;《材料导报》;第36卷(第20期);2 * |
| 改性UIO-66对高浓度Cr(Ⅵ)的吸附;周巧云;《山东化工》;第50卷;摘要 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115722206A (zh) | 2023-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Roosen et al. | Recovery of scandium from leachates of Greek bauxite residue by adsorption on functionalized chitosan–silica hybrid materials | |
| Atia | Studies on the interaction of mercury (II) and uranyl (II) with modified chitosan resins | |
| Jeon et al. | Novel immobilization of alginic acid for heavy metal removal | |
| CN108311117B (zh) | 一种用于重金属废水处理的磁性生物炭材料及其制备方法 | |
| Gao et al. | Development of column-pretreatment chelating resins for matrix elimination/multi-element determination by inductively coupled plasma-mass spectrometry | |
| CN108912269B (zh) | 一种聚咪唑类离子液体基共聚物及其制备方法和应用 | |
| CN115722206B (zh) | 一种吸附铅的复合吸附剂、制备方法及吸附方法 | |
| CN106824113B (zh) | 一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂的制备及其应用 | |
| Zhang et al. | A Ce 3+-imprinted functionalized potassium tetratitanate whisker sorbent prepared by surface molecularly imprinting technique for selective separation and determination of Ce 3+ | |
| CN114797783B (zh) | 一种选择性去除Cr(VI)的吸附剂及其制备方法与应用 | |
| CN113713780A (zh) | 一种3d壳聚糖/二氧化硅复合材料及其制备方法和在吸附分离铼中的应用 | |
| CN113385144A (zh) | 一种多孔材料吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN112646802A (zh) | 一种磁珠法核酸提取液及其制备方法 | |
| CN110732311A (zh) | 一种交联壳聚糖包覆MoS2吸附剂、制备方法及其应用 | |
| CN114192104B (zh) | 一种吸附铬的吸附剂、制备方法及吸附方法 | |
| CN111019147A (zh) | 一种金属有机骨架吸附剂、一步制备方法及其应用 | |
| Chopabayeva | SORPTION AND DESORPTION OF RHENIUM IONS BY LIGNIN SORBENTS. | |
| Yoshida et al. | Cu (II)-imprinted chitosan derivative containing carboxyl groups for the selective removal of Cu (II) from aqueous solution | |
| JPH03278834A (ja) | キトサン―磁性体複合粒子とその製造方法 | |
| JPH0337976B2 (zh) | ||
| CN114588882A (zh) | 海藻酸钠/二硫化钼的类海绵吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN114749158A (zh) | 一种聚乙烯亚胺/壳聚糖复合吸附剂及其制备方法与应用 | |
| Nadaroglu et al. | Removal of Reactive Black 5 from wastewater using natural clinoptilolite modified with apolaccase | |
| US8741619B1 (en) | Method for purifying protein aqueous | |
| CN105709706A (zh) | 一种胺化棉材料及制备方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |