專利名稱：一種用于選擇吸附六價(jià)鉻的吸附劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于選擇吸附六價(jià)鉻的吸附劑。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)化進(jìn)程和人口的不斷增加，由各種因素引起的水污染亦日趨嚴(yán)重，尤其是重金屬污染，已成為世界性的頭號(hào)環(huán)境治理難題。重金屬一般以天然濃度廣泛存在于自然界中，但由于人類對(duì)重金屬的開采、冶煉、加工及商業(yè)制造活動(dòng)日益增多，造成不少重金屬進(jìn)入大氣、水、土壤環(huán)境，引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。隨廢水排放或進(jìn)入環(huán)境中的這些重金屬，一方面危害水生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)水生生物產(chǎn)生各種有害作用；另一方面通過飲用水、皮膚接觸、食物鏈途徑直接或間接地影響人類健康。如中國(guó)2010年7月紫金礦業(yè)發(fā)生的銅酸水滲漏事故，導(dǎo)致汀江部分河段嚴(yán)重污染，魚類大量死亡。河南六城市堆放52萬噸鉻渣數(shù)十年，鉻渣中含有致癌物鉻酸鈣和劇毒物六價(jià)鉻，這些被稱為“城市毒瘤”的污染物正一天天成為持久危害地下水的擴(kuò)散源?！ゃt及其化合物廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，是冶金工業(yè)、金屬加工、電鍍、制革、油漆、印染、顏料等行業(yè)中必不可少的原料。鉻在水中的存在形式有兩種鉻(Vl)and鉻(III)。鉻的毒性與其賦存形態(tài)有極大關(guān)系，通常認(rèn)為鉻(VI)的毒性比鉻(III)高100倍左右。毒性大的鉻(VI)是重金屬中有毒有害污染物的代表，常用的處理方法有沉淀法、氧化還原法、電解法、吸附法、離子交換法等。每種方法各有優(yōu)劣，其中吸附法因操作簡(jiǎn)單、見效快、吸附劑可以設(shè)計(jì)及循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)在含鉻廢水處理中得以廣泛應(yīng)用。中國(guó)專利(CN101612597A)報(bào)道了一種含甲基咪唑氯、甲基咪唑硫酸根或甲基咪唑硝酸銀的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合陰離子交換樹脂，對(duì)鉻(VI)進(jìn)行吸附處理；專利(申請(qǐng)?zhí)?00910053681. 7)以殼聚糖和殼聚精為主要反應(yīng)劑，再輔以穩(wěn)定劑、水等成分，制備了一種除鉻劑，對(duì)鉻(VI)進(jìn)行吸附處理；專利(申請(qǐng)?zhí)?01010227192. I)以氯化鐵改性的重晶石對(duì)鉻(VI)進(jìn)行吸附處理；專利(公開號(hào)CN101073763A)將一種精制鈣基膨潤(rùn)土和一種無機(jī)鹽結(jié)合，經(jīng)加碳焙燒改性后對(duì)鉻(VI)進(jìn)行吸附處理。但這些材料要么價(jià)格昂貴、再生困難；要么吸附容量小，容易造成二次污染；更重要的是選擇吸附性有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低廉，對(duì)六價(jià)鉻有選擇吸附性的吸附劑。聚苯胺是導(dǎo)電高分子材料的代表之一，具有許多眾所周知的優(yōu)良性能。研究表明，聚苯胺對(duì)鉻(VI)有很好的吸附能力，這源于其分子鏈中所帶有的氨基、亞胺基。洋車前子殼粉來源于洋車前草的種子，含有豐富的多糖，是水溶性纖維的很好來源，具有很好的生物相容性和降解性。本發(fā)明以洋車前子殼粉和苯胺為原料，經(jīng)過氧化聚合制備用于選擇吸附六價(jià)鉻的吸附劑。一種用于選擇吸附六價(jià)鉻的吸附劑，其特征在于吸附劑依次通過以下步驟制備
A、在苯胺的酸溶液中，加入洋車前子殼粉，攪拌制得反應(yīng)溶液；B、將溶解在酸溶液中的引發(fā)劑加入到上述反應(yīng)溶液中，常溫常壓攪拌反應(yīng)3 24小時(shí)，分離所得固體物；所述的引發(fā)劑為雙氧水、高錳酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀、重鉻酸鉀中的一種；C、將B步驟所得固體物分別用以水和乙醇洗滌后，在30 100°C下烘干，得到用于選擇吸附六價(jià)鉻的吸附劑。在A步驟中，所述的洋車前子殼粉與苯胺的質(zhì)量比為I : 9 9 I。
在A和B步驟中，所述的酸為醋酸、丙烯酸、硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸中的一種，酸的濃度為O. 01 5mol/L。在B步驟中，所述的引發(fā)劑為雙氧水、高錳酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀、重鉻酸鉀中的一種，所述的引發(fā)劑與苯胺的摩爾比為I : 5 5 : I。本發(fā)明的吸附劑可在保持聚苯胺原有吸附性能基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低制備成本，賦予環(huán)境友好性。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，吸附劑可用于工業(yè)含鉻廢水的處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)①吸附劑的合成原料為洋車前子殼粉和苯胺，廉價(jià)易得。②吸附劑的制備過程簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和。③吸附劑對(duì)水中的六價(jià)鉻具有高的選擇吸附性。④在不降低聚苯胺原有吸附性能基礎(chǔ)上，引入洋車前子殼粉，從理論上講賦予吸附劑良好的生物可降解性，同時(shí)可拓展洋車前子殼粉的應(yīng)用領(lǐng)域。以上就是我們的發(fā)明思想，具體應(yīng)用途徑很多，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)。


圖I為吸附劑的掃描電鏡圖，可以看出，吸附劑呈現(xiàn)均勻的、凹凸不平的形貌，有利于對(duì)鉻(VI)的快速吸附。圖2為吸附劑對(duì)混合金屬離子溶液中鉻(VI)的選擇吸附，可以看出，吸附劑對(duì)(VI)表現(xiàn)出高的選擇吸附性。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明吸附容量的測(cè)定方法如下將O. 05克吸附劑加入到25mL含鉻(VI)溶液中，恒溫振蕩一定時(shí)間，離心，上清液中殘留的鉻(VI)濃度采用二苯碳酰二肼分光光度法測(cè)定，其他金屬離子的濃度采用ICP-AES電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定。依下式計(jì)算吸附容量。
^ (CO-Ce)FO =--—
m其中，Q為吸附容量(mg/g) Kci為吸附前濃度(mg/L) ;Ce為吸附后濃度(mg/L) ；V為吸附溶液體積(mL) ;m為吸附劑質(zhì)量(mg)。實(shí)施例I在900mL 4. OmoI/L醋酸溶液中，加入10克苯胺和90克洋車前子殼粉，攪拌均勻制得反應(yīng)溶液；將溶解在600mL 4. Omol/L醋酸溶液中的18克雙氧水加入到上述反應(yīng)溶液中，常溫常壓攪拌反應(yīng)10小時(shí)，分離所得固體物；將固體物分別用以水和乙醇洗滌后，于40°C烘干，得到吸附劑。取吸附劑O. 05克，加入100mg/L鉻(VI)溶液25mL，振蕩2小時(shí)，采用分光光度法檢測(cè)剩余溶液中鉻(VI)濃度，對(duì)鉻(VI)的吸附容量為47mg/g。實(shí)施例2在800mL O. 05mol/L丙烯酸溶液中，加入30克苯胺和20克洋車前子殼粉，攪拌均勻制得反應(yīng)溶液；將溶解在700mL O. 05mol/L丙烯酸溶液中的50克過硫酸銨加入到上述反應(yīng)溶液中，常溫常壓攪拌反應(yīng)16小時(shí)，分離所得固體物；將固體物分別用以水和乙醇洗滌后，于70°C烘干，得到吸附劑。取吸附劑O. 05克，加入100mg/L鉻(VI)溶液25mL，振蕩2小時(shí)，采用分光光度法檢測(cè)剩余溶液中鉻(VI)濃度，對(duì)鉻(VI)的吸附容量為48mg/g。實(shí)施例3 在400mL I. Omol/L硫酸溶液中，加入25克苯胺和50克洋車前子殼粉，攪拌均勻制得反應(yīng)溶液；將溶解在IlOOmL I. Omol/L硫酸溶液中的60克高錳酸鉀加入到上述反應(yīng)溶液中，常溫常壓攪拌反應(yīng)8小時(shí)，分離所得固體物；將固體物分別用以水和乙醇洗滌后，于60°C烘干，得到吸附劑。取吸附劑0. 05克，加入100mg/L鉻(VI)溶液25mL，振蕩2小時(shí)，采用分光光度法檢測(cè)剩余溶液中鉻(VI)濃度，對(duì)鉻(VI)的吸附容量為46mg/g。實(shí)施例4在IOOOmL 0. lmol/L鹽酸溶液中，加入10克苯胺和30克洋車前子殼粉，攪拌均勻制得反應(yīng)溶液；將溶解在500mL 0. lmol/L鹽酸溶液中的20克重鉻酸鉀加入到上述反應(yīng)溶液中，常溫常壓攪拌反應(yīng)4小時(shí)，分離所得固體物；將固體物分別用以水和乙醇洗滌后，于50°C烘干，得到吸附劑。取吸附劑0. 05克，加入100mg/L鉻(VI)溶液25mL，振蕩2小時(shí)，采用分光光度法檢測(cè)剩余溶液中鉻(VI)濃度，對(duì)鉻(VI)的吸附容量為45mg/g。實(shí)施例5在300mL 2. 0mol/L硝酸溶液中，加入40克苯胺和20克洋車前子殼粉，攪拌均勻制得反應(yīng)溶液；將溶解在1200mL 2. Omol/L硝酸溶液中的40克過硫酸鉀加入到上述反應(yīng)溶液中，常溫常壓攪拌反應(yīng)9小時(shí)，分離所得固體物；將固體物分別用以水和乙醇洗滌后，于90°C烘干，得到吸附劑。取吸附劑0. 05克，加入100mg/L鉻(VI)溶液25mL，振蕩2小時(shí)，采用分光光度法檢測(cè)剩余溶液中鉻(VI)濃度，對(duì)鉻(VI)的吸附容量為49mg/g。實(shí)施例6在700mL 3. 0mol/L磷酸溶液中，加入70克苯胺和25克洋車前子殼粉，攪拌均勻制得反應(yīng)溶液；將溶解在800mL 3. 0mol/L磷酸溶液中的35克過硫酸銨加入到上述反應(yīng)溶液中，常溫常壓攪拌反應(yīng)20小時(shí)，分離所得固體物；將固體物分別用以水和乙醇洗滌后，于80°C烘干，得到吸附劑。取吸附劑0. 05克，加入100mg/L鉻(VI)溶液25mL，振蕩2小時(shí)，采用分光光度法檢測(cè)剩余溶液中鉻(VI)濃度，對(duì)鉻(VI)的吸附容量為50mg/g。
權(quán)利要求
1.一種用于選擇吸附六價(jià)鉻的吸附劑，其特征在于吸附劑依次通過以下步驟制備 A、在苯胺的酸溶液中，加入洋車前子殼粉，攪拌制得反應(yīng)溶液； B、將溶解在酸溶液中的引發(fā)劑加入到上述反應(yīng)溶液中，常溫常壓攪拌反應(yīng)3 24小時(shí)，分離所得固體物；所述的引發(fā)劑為雙氧水、高錳酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀、重鉻酸鉀中的一種； C、將B步驟所得固體物分別用以水和乙醇洗滌后，在30 100°C下烘干，得到用于選擇吸附六價(jià)鉻的吸附劑。
2.如權(quán)利要求I所述的吸附劑，其特征在于是在A步驟中，洋車前子殼粉與苯胺的質(zhì)量比為I : 9 9 : I。
3.如權(quán)利要求I所述的吸附劑，其特征在于是在A和B步驟中，所述的酸為醋酸、丙烯酸、硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸中的一種，酸的濃度為O. 01 5mol/L。
4.如權(quán)利要求I所述的吸附劑，其特征是在B步驟中，引發(fā)劑與苯胺的摩爾比為I : 5 5 : I。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于選擇吸附六價(jià)鉻的吸附劑。本發(fā)明以洋車前子殼粉和苯胺為原料，經(jīng)過氧化聚合制備。吸附劑可在保持聚苯胺原有吸附性能基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低制備成本，賦予環(huán)境友好性，吸附劑可用于工業(yè)含鉻廢水的處理。
文檔編號(hào)C02F1/28GK102886243SQ20111021253
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者鄭易安, 王愛勤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所