[发明专利]重金属离子吸附和检测型复合水凝胶

说明书

本发明公开了一种重金属离子吸附和检测型复合水凝胶，属于高分子材料领域。本发明产品其特征在于既可以有效地对水中的重金属离子进行定性检测，又可吸附水中的重金属离子。本发明产品对废水中低浓度镍、铬、铅、汞等重金属离子的吸附去除率均达到90％以上。本发明产品制备不需要特殊设备、工业化实施容易，产品成本不高。本发明所述复合凝胶产品吸附重金属离子后，可通过清洗液清洗高效回收吸附的重金属离子，可一次性洗脱掉95％以上所吸附的重金属离子，凝胶可以重复使用。

本申请是以下申请的分案申请：申请日为2016年12月07日，申请号为201611116806.2，发明名称为一种重金属离子吸附和检测型复合水凝胶的制备方法。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种对镍、铬、铅、汞等重金属离子具有良好检测功能和吸附功能的复合高分子水凝胶制备方法。该复合水凝胶既可以有效地对水中的常规重金属离子进行定性检测，又可以吸附水中的重金属离子，可应用于电镀工业、化学工业等污水的处理领域。

背景技术

重金属离子污染对人体产生严重危害。目前，无害化处理含重金属离子废水的主要方法有膜分离法、电化学沉淀法、离子交换法、吸附及生物处理法等。其中，吸附法对重金属离子的去除率高，吸附量大，吸附速率快，操作简便。但是，可吸附重金属离子的吸附剂一般价格都较为昂贵。因此，用价格低廉的材料复合改性现有吸附剂开发低成本和高吸附效率的新型吸附剂，是可吸附重金属离子的吸附剂研究的一个重要方向。

凹凸棒土(ATP)作为一种天然非金属矿物质材料，是一种具有链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物，其特殊的结构使其具有很大的比表面积，物理吸附能力很强；另一方面，凹凸棒土带有层面负电荷，在层间吸附了具有可交换性的阳离子以使电荷平衡，这样凹凸棒土就具有了强的离子吸附交换能力，可以应用到含重金属离子的废水处理中。但是，凹凸棒土在水中有很好的悬浮性，尽管其具有很好的吸附能力，对于水处理领域来说，粉末状的凹凸棒土无法直接投入水中使用，需要采取一定的方法进行处理。目前，较好的处理方法是采用一定的载体固载凹凸棒土，再投入水中使用。本发明人在前期发明中公开了一种吸附型高分子复合水凝胶的制备方法及其产品(专利号ZL201020595998.1)，利用高分子水凝胶作载体，固载凹凸棒土，从而很好地发挥凹凸棒土的吸附作用。另外，公开了一种对重金属离子吸附量大、吸附效率高的壳聚糖复合絮凝剂的制备方法及其产品(CN103274509A)。

海藻酸钠(SA)是无臭、无味、淡黄色不定形粉末，性能优良，在食品、纺织、医药及日用化工等众多领域有着广泛应用，易于在钙离子溶液中形成海藻酸钙(CA)凝胶，对重金属离子有良好吸附性能。Guerra D L等将天然ATP改性加入到海藻酸钙薄膜中制备了杂化复合薄膜，研究了杂化膜对Th的吸附性能【Guerra D L,Viana R R,da Costa L P,etal.RETRACTED:Sodium alginate films modified by raw and functionalizedattapulgite for use of thorium(IV)adsorption:A thermodynamic approach[J].Journal of Physics and Chemistry of Solids,2009,70(11):1413-1421.】。Li Y等将碳纳米管固定于海藻酸钙中，制备出纤维状复合凝胶，研究结果表明，纤维状凝胶可增加其比表面积，提高对铜离子的吸附性能【Li Y,Liu F,Xia B,et al.Removal of copper fromaqueous solution by carbon nanotube/calcium alginate composites[J].Journal ofHazardous Materials,2010,177(1):876-880.】。因此，用海藻酸钙凝胶为载体包覆、固定凹凸棒土，可充分利用其良好的吸附性能和优良成形性的特点，协同凹凸棒土的重金属离子吸附作用，制备重金属离子吸附型凝胶材料。