[发明专利]一种吸附材料、其制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种吸附材料、其制备方法及其应用，属于水处理技术领域。本发明吸附材料为钛酸盐纳米管或钛酸盐纳米线，且其通过如下方法制备而成：将TiO₂粉末加入NaOH溶液中，搅拌0.5～4h，得到混合溶液，再将混合溶液置于密闭容器中，加热至120～180℃，保温反应6～36h，反应完后离心收集沉淀，再用去离子水清洗沉淀，然后进行干燥处理，即得吸附材料。本发明吸附材料具有比较大的比表面积以及比较强的离子交换能力，对Tl(I)吸附能力比较强，能非常好地去除水体中的铊离子，且其制备方法所需搅拌时间和高温合成时间均比较短，大大缩短了制备时间，提高了效率，产率也比较高。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种吸附材料、其制备方法及其应用，尤其涉及一种高效除铊吸附材料、其制备方法及其应用。

背景技术

铊(Thallium,Tl)位于元素周期表IIIA族，原子序数和原子量分别为81和204.37，是一种分散、稀有重金属，为动植物和人体非必需，具有生物有毒有害性。Tl对哺乳动物的毒性高于Hg、Cd、Cu、Pb等元素，对人体的致命剂量为0.1～0.7g。毒理学研究表明，Tl⁺与K⁺有相似的生物地球化学性质，能够被生物体任意吸收和富集，可通过饮用水或食物链作用，参与人体的新陈代谢，对人体的呼吸系统、心血管系统、消化系统、中枢神经系统等能产生严重危害，甚至造成死亡。因此，铊已被列为国际公认的13种优先重视的金属污染物之一，也是我国重金属污染综合防治的第二类重点防控重金属污染物。鉴于铊对人体健康的巨大危害，世界卫生组织、欧盟、美国等国家和组织对铊制定了严格的含量标准，我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)亦规定其浓度不得超过0.1μg/L。

铊在表生环境中地球化学性质活泼，易在水环境中迁移扩散和在农作物中富集。水环境中，铊主要有Tl(I)和Tl(III)两种价态。Tl(I)具有较强的热力学稳定性，而Tl(III)反应活性更强，能与碳酸根、硫酸根、磷酸根等形成络合物或水解转化成氢氧化物沉淀，但Tl(III)转化成Tl(I)的速度远比Tl(III)络合反应的速度快。因此，水体中铊的去除主要是指去除Tl(I)。目前常用的去除水体铊的技术主要有化学沉淀法、离子交换法、电化学法、生物修复法及吸附法。这些方法各有优缺点，都有一定的实际应用意义。相比较而言，吸附法操作简便，吸附材料和运行成本均较为低廉，效果好，应用范围广泛，是去除水体中铊最重要、可行的技术。

现有用于去除水体中Tl(I)的吸附材料有普鲁士蓝、活性炭、生物质、碳纳米材料、锰氧化物、铁氧化物和钛氧化物等，但这些材料普遍存在一些缺陷限制了其除铊应用，比如去除效率低、成本高、化学性质不稳定以及存在带来二次污染的潜在风险等。钛酸盐纳米材料(TNM)合成方法简单，所需原材料少且廉价，尤为重要的是，钛酸盐纳米材料具有比表面积大、化学稳定性好及离子交换能力强等特点，对水体中重金属离子有良好的吸附去除效果，具有一定潜在的应用前景。但现有的制备钛酸盐纳米管的传统方法耗时太长，增加了生产成本。因此，在保证水体中Tl(I)良好去除效果的前提下，优化钛酸盐纳米材料的制备条件，对于将其应用于水体铊污染控制与修复具有重要实际意义，同时也为铊的去除提供了理论依据和技术支撑。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种吸附材料、其制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：