[发明专利]一种去除水中汞离子的方法及其吸附剂的再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除水中汞离子的方法，尤其涉及一种利用磁性碳纳米管复合材料去除水中汞离子的方法及该材料的回收再生方法，属水处理技术领域。

背景技术

汞元素可以通过火山爆发及地壳风化被自然释放，在生物圈、水圈、大气圈和岩石圈间循环，并长期存在于动植物群落中。人类活动，尤其是工业发展，加速了汞的排放和汞在全球范围的循环。很微量汞的暴露即可危害人体肝脏、肾脏、生殖系统和神经系统。存在于环境中尤其是水体中的痕量汞可以经水生生物富集和放大，并转化为具有神经毒性的有机汞化合物。有机汞化合物可以穿透血脑屏障和胎盘屏障，具有强烈的遗传毒性和神经毒性。所以，严格控制环境中尤其是水体中汞的含量具有非常重要的社会和现实意义。

去除水中重金属污染的方法主要有沉淀法、离子交换法、电渗析法、吸附法等，其中吸附法的处理过程简单、费用低廉，处理效果好，是最常用的处理方法。在吸附法处理水中汞离子的吸附剂中，最为常用的是活性碳、粉煤灰、甲壳素等。碳纳米管是近几年来出现的新型碳基材料，在脱除去除水中污染物方面也受到了高度重视。碳纳米管管壁中存在的拓扑学缺陷使得碳纳米管具有高反应活性，同时，也具高比表面积，这些特性使得碳纳米管成为具有高吸附性能的吸附剂，并被成功用于了去除水体中污染物的研究当中。研究表明碳纳米管对水体中多环芳烃、有机氯农药、烷基酚、碳酸酯以及铅、镉等有机和无机污染物具有较好的吸附性能。但是，碳纳米管材料作为吸附剂在处理重金属污染的实际应用中还存在一些难题：（1）由于碳纳米管具有一定的疏水性，且质地膨松，在脱除水体中痕量污染物的过程中不容易被分散；处理后不易进行固液分离，增加了操作难度；（2）碳纳米管与传统吸附剂（如活性炭）相比，价格通常较高，并且在使用后很难被回收再利用，导致较高的处理成本；（3）碳纳米管对水中化合物或离子的吸附行为一般是物理吸附，吸附选择性和特异性差；（4）碳纳米管表面具有一定的疏水性，为提高吸附碳纳米管对重金属离子的吸附效果，通常需要向溶液中添加金属络合剂，使金属离子生成为具有一定疏水性的金属络合物，然后被碳纳米管材料吸附。然而，向处理水体中添加络合剂极容易导致新的污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术之缺陷、提供一种去除水中汞离子的方法；此外，本发明还要进一步提供该方法中所使用的吸附剂的回收再生方法。

本发明所述技术问题是由以下技术方案实现的。

一种去除水中汞离子的方法，它将吸附剂置于待处理水中以吸附水中汞离子，所述吸附剂为钯纳米粒子负载/铁氧化物磁性修饰碳纳米管复合材料。

上述方法，所述钯纳米粒子负载/铁氧化物磁性修饰碳纳米管复合材料由碳纳米管材料经浓酸氧化活化后与含铁盐溶液以共沉淀方法在碳纳米管表面包覆铁氧化物，再与氯化钯溶液反应制得。

上述方法，所述钯纳米粒子负载/铁氧化物磁性修饰碳纳米管复合材料由以下步骤制得：

（1）活化：

①称取碳纳米管复合材料0.5-1.0g，置于40-60mL高压反应釜中，加入10-20mL浓度质量分数为65-68%的浓硝酸，密闭高压反应釜；

②将盛有上述反应物的高压反应釜置于烘箱中，在100-105℃条件下，维持10-15min，然后迅速升温至150-160℃，反应1.0-1.5h，反应完全后，终止加热，自然冷却至室温；

③自烘箱中取出并开启反应釜，倾出剩余废酸，以去离子水洗涤反应产物至洗涤液为中性。

④将上述产物在100-110℃下烘干4-6h，制得活化后的碳纳米管材料；

（2）磁性修饰：

①磁性修饰是在氮气保护的条件下进行的，反应温度为45-55℃；

②称取活化后的碳纳米管复合材料0.5-1.0 g，悬浮在100-200 ml含有(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O 和NH4Fe(SO4)2·12H2O 的混合溶液中，反应体系固液比、即活化碳纳米管/混和溶液的g/ml比为1：200；混合液中溶质质量范围为：(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O为0.36-3.2g，NH4Fe(SO4)2·12H2O为0.53-4.7g；溶质(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O和 NH4Fe(SO4)2·12H2O的质量比为1.7:2.5；

③将上述体系在超声频率40KHz，超声功率250W，加热功率400W下反应10-15min，反应过程中逐滴加入8mol/L氨水，使混合液的pH值保持在11-12；