[发明专利]多孔无机非化学计量脱铅离子筛的制备

说明书

本发明涉及一种用于去除饮用水体中痕量铅(10^-9数量级)的多孔无机非化学计量脱铅离子筛的制备。它属于用于去除饮用水中铅的吸附材料的制备技术。

水体中铅污染及其防治问题已成为当今普遍关注的热点。1991年5月，美国环保署(EPA)将公众认为过高而批评已久的饮用水中铅含量限值降为0.005mg/L。我国是一个缺水且水中铅污染比较严重的国家，目前我国政府已将十个中心城市列为分路供水(饮用水与生活用水分路供应)试点城市，同时饮用水滤水器市场方兴未艾。因此，研究除铅新技术、开发脱铅新材料是十分必要的。

现有的除铅工艺方法有：化学沉淀法、离子交换法、膜处理法、溶剂萃取法、吸附胶体浮选法和吸附法。化学沉淀法利用的是溶度积原理，其缺点是首先造成二次污染，其次由于铅化合物部分溶解，而不能去除痕量的铅离子。离子交换法是一门成熟的技术，但无法用于去除10^-9g/mL级的铅离子，且当大量存在一价、二价金属离子时，离子交换对脱铅收效甚微。膜技术法往往费用高、操作复杂，需要专业人员操作。溶剂萃取法是利用对金属离子具有交换能力的官能团结合目的金属离子，但由于液体交换剂的微溶性和在固体上黏附及交换后形成的混合物往往是一种乳浊液，致使相分离发生困难，故而难于实际应用。吸附胶体浮选是利用胶体物质作为载体，将目的物质吸附在胶体上，然后加入表面活性剂使载体疏水而附着于气泡上，以回收目的物质的方法。但此法一般多用于处理含铅废水，其目前只能将铅浓度降至0.1mg/L左右；同样作为传统吸附剂的活性炭，虽然应用广泛，但对低浓度金属离子效果不甚理想。另外，利用吸附原理，Swanson研制了不溶性淀粉还原酸盐(ISX)；Rayford研制了不溶性交联淀粉阳离子交换剂(CLS)。国内章乐琴、侯海山、邹新喜也采用淀粉研制了重金属吸附剂。但这类吸附剂最致命的弱点是化学和热稳定性差，只能在低温和真空条件下才能保存数周。目前，国内对饮用水体中的痕量铅去除日益引起人们的关注，并出现了以固体硅胶载负硫酸氧钛为材料特征的脱铅离子筛(专利号：ZL92102475.4)。

本发明的目的在于提供一种多孔无机非化学计量脱铅离子筛的制备，以该方法制备的脱铅离子筛具有表面积发达、成本低、化学稳定性好、吸附速率快、吸附容量大的特点。

为了达到上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的。本发明采用主要包括有CaCO₃、TiO₂-SiO₂及La₂(C₂O₄)₃物质经研磨混合后再主要经烧结反应、接枝及后处理制取而成。

为了进一步达到本发明的目的，CaCO₃、TiO₂、SiO₂的摩尔比应为1：(1.5～2.5)：(1.5～2.5)，La₂(C₂O₄)₃为上述三种组份的(0.1～1)at％；将上述混合物料充分研磨至400目以下，充分机械混合后，在8～12MPa下压制成片状或球状。放入炉中进行固相烧结反应。开始炉中温度以8～12℃/min的升温速率升至800～820℃，然后以1～5℃/min的升温速率达到900～920℃，再以原速率升温至950～1100℃，固相反应时间为8～10小时，然后急速冷却至室温得到基体。在整个烧结反应中，控制炉中的气氛为同一氧分压(最佳气氛为纯氧或纯氮)。冷却后的基体迅速放入0.1mol/L的HCl溶液中，回流24小时进行羟基化，然后用软化水洗涤至中性。低温真空干燥后，以无水二甲苯做溶剂，在120～130℃用γ-氨基丙三乙氧基硅烷(APTES)进行表面接枝反应2～4小时。然后用大量乙醇清洗。低温真空干燥即得成品。成品在低温干燥环境下保存备用。