[发明专利]一种高分子基重金属吸附剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种高分子基重金属吸附剂的制备方法，该方法是加热使水溶性高分子发生部分分解，分解温度为150℃～350℃，分解时间为0.5小时～6小时，生成不溶于水的固体物质，用溶剂洗涤固体物质，烘干，得到吸附水中重金属的吸附剂；所述水溶性高分子是聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚甲基丙烯酸钠、聚马来酸钠中的一种或几种。本发明通过加热分解的方式将羧甲基纤维素钠等水溶性高分子进行改性，可以得到不溶于水的重金属吸附剂。吸附实验表明制备得到的高分子基吸附剂对铅、镉、铬、汞、铜重金属离子具有良好的吸附效果，在环境保护、水处理、电池、电镀、皮革、化工、农业等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高分子基重金属吸附剂的制备方法，属于环境保护及化工分离领域。

背景技术

工业和农业生产过程产生有毒重金属物质，造成水体污染。例如，大量的六价铬会增加出现严重腹泻和膀胱癌的风险，会导致肝癌、肾癌和皮肤癌。二价铅离子会影响红细胞、神经系统和肾脏的正常功能，从而导致精神疾病。另外，重金属元素会在稻米、鱼类、虾蟹类等食品中积累，对自然环境和人类健康构成长期威胁。因此，人们不断开发先进的技术来补救过去的污染并防止这些金属离子的进一步排放，主要包括沉降过滤、离子交换、反渗透、膜分离、电化学还原等。然而，由于高昂的运营成本和工业化的可行性低，大多数方法并未得到广泛使用。相比之下，吸附技术具有成本低、设计简单、易于操作等优势，成为迄今为止最常见、最有前途的方法。

然而，目前的吸附剂的吸附容量仍然不够理想。以铅离子吸附剂为例，绝大多数铅吸附剂的吸附量低于300 毫克铅离子/每克吸附剂。但是自然水体的水量庞大，以广西境内的中小型河流——柳江河为例，其平均流量为3000立方米每秒，若某吸附剂的吸附量为200毫克铅离子/每克吸附剂，且受污染水体的铅浓度为100ppm，则每小时需要投放5400吨吸附剂才能将污染江水净化为可饮用水。若污染事件共持续数天，则通常需要数亿元人民币的资金投入。如果能将吸附剂的吸附量提高到几千毫克铅离子/每克吸附剂，则仅需数千万元人民币则可完全消除污染物，以保障人民群众的生命、健康及食品安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高分子基重金属吸附剂的制备方法，该方法通过加热分解的方式将水溶性高分子进行改性，可以得到不溶于水的重金属吸附剂，该高分子基吸附剂对铅、镉、铬、汞、铜重金属离子具有良好的吸附效果。

解决上述技术问题的技术方案是：一种高分子基重金属吸附剂的制备方法，加热使水溶性高分子发生部分分解，分解温度为150℃～320℃，分解时间为0.5小时～6小时，生成不溶于水的固体物质，用溶剂洗涤固体物质，烘干，得到吸附水中重金属的吸附剂；所述水溶性高分子是羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚甲基丙烯酸钠、聚马来酸钠中的一种或几种。

进一步的，所述溶剂包括水、乙醇、甲醇中的一种或几种。

进一步的，加热分解在空气、氮气或氩气气氛下进行。

进一步的，烘干温度为50℃～200℃。

进一步的，重金属包括铅、镉、铬、汞、铜中的一种或几种。

进一步的，重金属吸附剂对铅离子的饱和吸附量为300～4000毫克铅离子/每克吸附剂。

进一步的，吸附水中重金属之后，流失于水中的吸附剂重量低于吸附剂初始总重的2%。

本发明的原理是：羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚甲基丙烯酸钠、聚马来酸钠是易溶于水的固体高分子物质，在150℃～320℃下加热时，会使少量亲水基团分解为气体，脱离高分子表面，剩余固体不再溶于水，但固体表面仍保留大量羧基，因此能够吸附重金属离子。