[发明专利]一种用于毒性Cr(VI)吸附的SiO2

说明书

本发明公开了一种用于毒性Cr(VI)吸附的SiO₂/γ‑AlOOH复合薄膜及其制法和应用。该方法包括：首先制备稳定的SiO₂溶胶和γ‑AlOOH溶胶；然后将上述SiO₂溶胶与γ‑AlOOH溶胶按一定比例混合，加入酸化后的PVA水溶液，搅拌均匀后，在基材上流延成型并干燥，揭下后得到对毒性Cr(VI)具有优异吸附性能的SiO₂/γ‑AlOOH复合薄膜。本发明方法具有铝源来源便利且无毒无害、反应条件温和、制备工艺简单等优点，所制备的SiO₂/γ‑AlOOH复合薄膜对毒性Cr(VI)表现出优异的吸附性能，最大吸附量可达33.67mg/g，且吸附Cr(VI)后的SiO₂/γ‑AlOOH复合薄膜易从水体中直接分离，不会对水体产生二次污染。

技术领域

本发明属于重金属离子吸附分离用高性能复合吸附剂研制的技术领域，具体涉及一种用于毒性Cr(VI)吸附的SiO₂/γ-AlOOH复合薄膜的制备方法和应用。

背景技术

水资源是最重要的自然资源之一。随着金属冶炼、矿山开采以及电池、电镀、皮革和农药等工业的发展，有毒有害重金属离子(如铬、砷、镉、铅等) 造成的水体污染严重危害了人类的健康和人们赖以生存的自然环境。铬元素被美国环保署列为最具毒性的污染物之一，它易溶于水，难以从水体中分离，而且在低浓度下也可以通过皮肤表层、消化道和呼吸道进入人体体内，严重时引发人体休克以及神经系统衰竭，对人体造成巨大的伤害。铬元素在含铬废水中主要以高毒性和高致癌性的Cr(Ⅵ)(例如CrO₄^2-、Cr₂O₇^2-和HCrO₄^-等阴离子)形式存在[张晓辉,曹奇光,谢国莉.不同还原剂处理实验室Cr(Ⅵ)废水研究[J].环境工程,2014,32(6).]。相对于Cr(Ⅲ)来说，高溶解性的Cr(Ⅵ)更具有生物毒性，它能够干扰人体重要的酶体系，经口、呼吸道或皮肤接触吸收后引起“致突变、致癌和致畸效应”。

含Cr(Ⅵ)废水的处理一般可以通过两种途径：(1)通过化学反应使Cr(Ⅵ) 转变为低毒易沉淀的Cr(Ⅲ)，再进一步沉淀除去Cr(Ⅲ)；(2)直接将Cr(Ⅵ)化合物与水进行分离。含铬废水的常用处理方法主要有溶剂萃取法、离子交换法、化学沉淀法、电渗析法、膜分离法和吸附法，其中吸附法具有操作简便、对重金属离子吸附选择性好、吸附去除效率高和实际可应用范围广等优点，受到大家的广泛关注。理想的吸附剂应该是既能快速有效地去除废水中的重金属离子，又能快速地实现与所处理废水的有效分离，并能再生循环使用。中国专利申请 CN10682952A公开了一种利用咖啡渣制备的生物炭吸附重金属的方法，其在最佳pH＝5.5时对初始浓度为20mg/L的Cr(Ⅵ)水溶液的最大吸附去除率达82.14％。该法操作简便，耗时短、原料为生物质，但是制备过程对于氧气和温度的条件控制较为严格。中国专利申请CN106582500A公开了一种可吸附降解硅藻土复合材料及其制备方法，该复合材料为在硅藻土藻盘上负载有序纳米结构氧化铌，其在最佳条件(pH＝7、吸附100mL初始浓度为100mg/L的Cr(Ⅵ)水溶液)下的最大吸附量为81.7mg/L，吸附去除率为81.74％。但以上吸附剂均为粉体，在实际使用过程中容易发生团聚现象，影响吸附效率；并且这些吸附材料吸附污染物后不易从水体中分离，极大地增加了废水处理的运行成本，水体中残存的粉体还会导致二次污染，这些不足使得粉体吸附材料在应用时受到了严重的限制。