[发明专利]一种去除水中重金属的吸附剂及其制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种去除水中重金属的吸附剂，具体是一种高分子材料固定金属氧化物粒状吸附材料及其制备工艺，属于水处理技术与应用领域。

发明背景

当今世界工业的飞速发展产生了大量含有重金属离子的废水，由于重金属离子对生物体表现出很高的毒性，会对受纳水体产生严重破坏，因此重金属污染已经成为当今世界上最严重的环境问题之一。水体中的重金属主要包括As、Cu、Cr、Zn、Cd、Pb和Hg等，它们一般通过采矿、金属冶炼、电镀、化工废水和生活污水进入水环境。在我国，水环境重金属污染问题十分普遍。对我国饮用水水源的地表水重金属污染调查表明，各类重金属如汞，镉，铬等的超标现象严重。渤海锦州湾底泥中锌、铅等重金属超标达150倍以上。重金属具有毒性大、在环境中不易被代谢、易被生物富集并有生物放大效应等特点，将可能通过多种途径对人体产生巨大危害。因此，如何有效解决重金属污染问题、控制重金属对人体造成的潜在健康风险，已经成为世界各国政府、企业以及科学研究人员关注的热点。

吸附法是去除水中重金属的一种常用方法。目前，用于去除重金属的吸附材料有活性炭、膨润土、沸石、生物吸附剂、活性氧化铝和以及天然或合成的金属氧化物及其水合氧化物等。其中金属氧化物或其水合氧化物由于价格低廉易得，吸附效率高等特点而受到了广泛的关注，如铁氧化物对水中多种重金属如As、Hg、Cd、Pd等具有较好的吸附效果，铁锰复合氧化物对As(III)和As(V)具有较高的吸附能力。金属氧化物对重金属虽然具有吸附容量大、吸附速度快等优点，但由于其一般以粉末状存在，因此不易利用。因此，如何固定金属氧化物使其成为颗粒状吸附剂是一个重要的研究方向。

发明内容

本发明的首要目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种去除水中重金属的吸附剂及其制备方法，本发明制备的重金属吸附剂的表面羟基吸附位点的密度高，吸附能力强，吸附容量高，重金属在通过高分子材料的孔道时与固定化的金属氧化物接触，达到去除水中重金属的目的。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种去除水中重金属的吸附剂，包括如下原料：高分子材料、金属氧化物和造孔剂。

其中，所述重金属的吸附剂原料的重量份配比为高分子材料5-25、金属氧化物1-55、造孔剂0.1-20。

特别是，所述原料的重量份配比为：高分子材料10-20、金属氧化物2-45、造孔剂0.1-10。

其中，所述的高分子材料选择聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚乙烯醇、纤维素中的一种或多种。

其中，所述的金属氧化物选择铁三氧化二铁、三氧化二铝、二氧化锆、二氧化锰、二氧化铈、羟基氧化铁、水合氧化铝、水合氧化锆、羟基氧化锰中的一种或多种。

其中，所述造孔剂选择硫酸镁、氯酸镁、高氯酸镁中的一种或多种。

本发明另一方面提供一种去除水中重金属的吸附剂的制备方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)按照如下重量份配比准备原料

高分子材料5-25、金属氧化物1-55、造孔剂0.1-20

2)将高分子材料加入到有机溶剂中，搅拌均匀，制得高分子溶液；

3)将造孔剂溶于水中，搅拌均匀，制得造孔剂溶液；

4)将高分子溶液与造孔剂溶液混合均匀后加入金属氧化物，制得金属氧化物混悬液；

5)将金属氧化物混悬液滴入冷凝剂中，即得。

其中，步骤1)中所述原料的重量份配比为：高分子材料10-20、金属氧化物2-45、造孔剂0.1-10；所述的高分子材料选择聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚乙烯醇、纤维素中的一种或多种；所述的金属氧化物选择三氧化二铁、三氧化二铝、二氧化锆、二氧化锰、二氧化铈、羟基氧化铁、水合氧化铝、水合氧化锆、羟基氧化锰中的一种或多种；所述造孔剂选择硫酸镁、氯酸镁、高氯酸镁中的一种或多种。

其中，步骤2)中所述的有机溶剂选择丙酮、乙醇、乙醚中的一种；步骤5)中所述的冷凝剂选择石蜡、硅油或水。

特别是，步骤2)中所述高分子材料与有机溶剂的重量之比为1∶1-10，优选为1∶1-6；步骤3)中造孔剂与水的重量之比为1∶1-35，优选为1∶5-10；步骤5)中制得的重金属吸附剂为颗粒状，其粒径为0.05-5mm。

本发明再一方面提供一种按照上述方法制备而成的重金属吸附剂。

本发明制备的除氟吸附剂组合物具有如下优点：