專利名稱：一種去除天然水體中鍺離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除天然水體中鍺離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，具體涉及含鍺離子水體的深度處理，屬于環(huán)境保護中廢水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鍺廣泛應(yīng)用于電子、原子能工業(yè)等領(lǐng)域，具有重要的經(jīng)濟價值。鍺除了少部分存在于獨立礦物中外，大部分通常伴生于鉛鋅礦中，是典型的稀散元素。鍺還可用于光纖、催化齊 及紅外材料。海灣戰(zhàn)爭中顯示了鍺紅外材料威力，各國競相用高科技武裝自己，紅外材料用鍺的數(shù)量逐年增多。隨著PET用量的增加，作為PET生產(chǎn)的催化劑用鍺也在增加。光纖每隔15年更換一次，光纖用鍺持續(xù)增長。鍺消耗會與日懼增，國外鍺資源欠缺，供不應(yīng)求，今后鍺價將維持堅挺走勢。因此，分離和回收水中的鍺有十分重要的意義。
目前，富集回收鍺的方法主要有丹寧沉鍺法、萃取法、吸附法等，其中丹寧沉鍺法是普通使用的經(jīng)典方法，但丹寧沉鍺存在丹寧價格貴、不能循環(huán)使用，消耗大，造成回收成本高，且不能選擇沉淀一定量的砷和銻；另外，丹寧鍺渣過濾較難，鍺穿濾損失大，流程長、操作繁雜、能耗大也是其主要缺陷。在萃取法中萃取劑一般價格昂貴，并且萃取過程中萃取劑易流失會帶來二次污染，揮發(fā)法能耗大。吸附法因是一種廣泛用于從水溶液中去除鍺離子的方法，其中吸附劑與鍺離子之間通過靜電相互作用或者吸附劑與鍺離子螯合而達到去除水中鍺離子的目的。傳統(tǒng)的吸附劑有活性炭，離子交換樹脂。活性炭具有比表面積大、多孔的特點，但是再生成本較高。離子交換樹脂具有比表面積大、多孔性吸附性能高的優(yōu)點，但是工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長。因此，需要開發(fā)一種成本低，來源廣泛的吸附材料。瓊脂糖凝膠是一種交聯(lián)的右旋糖苷，用于分子篩凝膠色譜的固體填充劑，可分離不同分子量的有機化合物。如果在其骨架上引入-SH基團即可制備出巰基瓊脂糖凝膠，這種凝膠對鍺離子有強力的選擇吸附作用。因此，通過加工可以作為一種吸附水中鍺離子吸附材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前吸附材料制備成本高的問題，提供了一種瓊脂糖凝膠復(fù)合吸附材料，該材料可以高效的去除水中的鍺離子。本發(fā)明的另一個目的是解決了現(xiàn)有飲用水中鍺離子去除方法工藝復(fù)雜的問題。為達到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
(1)取5XTBE緩沖液20ml加水至200ml，配制成O.5XTBE稀釋緩沖液，待用，然后稱取O. 4g瓊脂糖粉，置于200ml錐形瓶中，加入50mL0. 5 X TBE稀釋緩沖液，放入微波爐里加熱至瓊脂糖全部熔化，取出搖勻，此為O. 8%瓊脂糖凝膠液，待冷卻凝固后即可得到瓊脂糖凝膠；
(2)在具塞錐形瓶中先加入12mL硫代乙醇酸和IOmL四氫呋喃混勻然后加一滴濃硫酸混勻后加入IOg葡聚糖凝膠于70°C下攪拌回流20 24h，取出冷至室溫抽濾，用去離子水洗滌至中性，用少量乙醇洗滌后放入35°C的烘箱中干燥后即得本發(fā)明的吸附材料。所述5XTBE緩沖溶液為54gTris堿，27·5g硼酸和20ml O. 5mol/L EDTA配置而成可以用來降低反應(yīng)PH變動的溶液。所述去離子水即為通過電滲析器法、離子交換器法、反滲透法、蒸餾法及其他適當(dāng)?shù)募庸し椒?，制得的密封于容器?nèi)，且不含任何添加物，無色透明，可直接飲用的水。本發(fā)明的原理是首先將瓊脂糖粉制成瓊脂糖凝膠，形成具有大比表面積，多孔的結(jié)構(gòu)，增強物質(zhì)原本的吸附性能，然后再將-SH基團引入到瓊脂糖凝膠上，使其能夠和水中的鍺離子進行絡(luò)合，這樣對于水中的鍺離子就具有了選擇吸附性能，通過這種方法制成的吸附材料不僅吸附容量大，吸附的效率高而且機械強度好，使用方便，能夠很好的處理水中的鍺尚子。本發(fā)明的應(yīng)用方法是將本發(fā)明的吸附材料12g，投入到500ml含有鍺離子15 20mg/L的污水中，調(diào)節(jié)pH在8 10左右，攪拌之后靜置2 4小時，然后過濾取出本發(fā)明的吸附材料即可。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所述方法制得的瓊脂糖凝膠復(fù)合吸附材料表面積和孔隙率均優(yōu)于現(xiàn)在有的吸附材料，并且具有操作簡單、成本低、吸附容量大的特點。與現(xiàn)有的吸附材料相比，將所述的吸附材料用于吸附水中的鍺離子，可以增大與鍺離子的接觸面積，增加吸附量，從而高效的吸附水中的鍺離子，另外吸附后的材料用O. 01mol/L的HCl溶液即可洗脫再生，再生戊本低。
具體實施例方式一種瓊脂糖凝膠復(fù)合吸附材料制備方法如下
取5XTBE緩沖液20ml加水至200ml，配制成O. 5XTBE稀釋緩沖液，待用，然后稱取O. 4g瓊脂糖粉，置于200ml錐形瓶葉，加入50mL0. 5 X TBE稀釋緩沖液，放入微波爐里加熱至瓊脂糖全部熔化，取出搖勻，此為O. 8%瓊脂糖凝膠液，待冷卻凝固后即可得到瓊脂糖凝膠；在具塞錐形瓶中先加入12mL硫代乙醇酸和IOmL四氫呋喃混勻然后加一滴濃硫酸混勻后加入IOg葡聚糖凝膠于70°C下攪拌回流20 24h，取出冷至室溫抽濾，用去離子水洗滌至中性，用少量乙醇洗滌后放入35°C的烘箱中干燥后即得本發(fā)明的吸附材料。以下用3個實施例再詳細說明本發(fā)明
實施例I
取5XTBE緩沖液20ml加水至200ml，配制成O. 5XTBE稀釋緩沖液，待用，然后稱取O. 4g瓊脂糖粉，置于200ml錐形瓶中加入50mL0. 5 X TBE稀釋緩沖液，放入微波爐里加熱至瓊脂糖全部熔化，取出搖勻，此為O. 8%瓊脂糖凝膠液，待冷卻凝固后即可得到瓊脂糖凝膠；在具塞錐形瓶中先加入12mL硫代乙醇酸和IOmL四氫呋喃混勻然后加一滴濃硫酸混勻后加入IOg葡聚糖凝膠于70°C下攪拌回流20h，取出冷至室溫抽濾，用去離子水洗滌至中性，用少量乙醇洗滌后放入35°C的烘箱中干燥后即得本發(fā)明的吸附材料。將該吸附材料放入體積為500mL濃度為15mg/L含有鍺離子的廢水中，pH值在8. O的情況下，吸附2個小時，吸附率為92. 3%。實施例2
取5XTBE緩沖液20ml加水至200ml，配制成O. 5XTBE稀釋緩沖液，待用，然后稱取O.4g瓊脂糖粉，置于200ml錐形瓶中，加入50mL0. 5 X TBE稀釋緩沖液，放入微波爐里加熱至瓊脂糖全部熔化，取出搖勻，此為O. 8%瓊脂糖凝膠液，待冷卻凝固后即可得到瓊脂糖凝膠；在具塞錐形瓶中先加入12mL硫代乙醇酸和IOmL四氫呋喃混勻然后加一滴濃硫酸混勻后加入IOg葡聚糖凝膠于70°C下攪拌回流22h，取出冷至室溫抽濾，用去離子水洗滌至中性，用少量乙醇洗滌后放入35°C的烘箱中干燥后即得本發(fā)明的吸附材料。將該吸附材料放入體積為500mL濃度為18mg/L含有鍺離子的廢水中，pH值在9. O的情況下，吸附3個小時，吸附率為96. 0%。實施例3
取5XTBE緩沖液20ml加水至200ml，配制成O. 5XTBE稀釋緩沖液，待用，然后稱取
O.4g瓊脂糖粉，置于200ml錐形瓶中，加入50mL0. 5 X TBE稀釋緩沖液，放入微波爐里加熱至瓊脂糖全部熔化，取郵搖勻，此為O. 8%瓊脂糖凝膠液，待冷卻凝固后即可得到瓊脂糖凝膠；在具塞錐形瓶中先加入12mL硫代乙醇酸和IOmL四氫呋喃混勻然后加一滴濃硫酸混勻后加·入IOg葡聚糖凝膠于70°C下攪拌回流24h，取出冷至室溫抽濾，用去離子水洗滌至中性，用少量乙醇洗滌后放入35°C的烘箱中干燥后即得本發(fā)明的吸附材料。將該吸附材料放入體積為500mL濃度為20mg/L含有鍺離子的廢水中，pH值在10.0的情況下，吸附4個小時，吸附率為98. 1%。
權(quán)利要求
1.一種去除天然水體中鍺離子的復(fù)合吸附材料，其特征在于該吸附材料由瓊脂糖凝膠引入巰基基團制備而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種去除天然水體中鍺離子的復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于瓊脂糖凝膠的制備方法取5 X TBE緩沖液20ml加水至200nl，配制成O. 5 X TBE稀釋緩沖液，待用，然后稱取O. 4g瓊脂糖粉，置于200ml錐形瓶中，加入50mL0. 5 X TBE稀釋緩沖液.放入微波爐里加熱至瓊脂糖全部熔化，取出搖勻，此為O. 8%瓊脂糖凝膠液，待冷卻凝固后即可得到瓊脂糖凝膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種去除天然水體中鍺離子的復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于瓊脂糖凝膠引入巰基基團的方法在具塞錐形瓶中先加入12mL硫代乙醇酸和IOmL四氫呋喃混勻然后加一滴濃硫酸混勻后加入IOg葡聚糖凝膠于70°C下攪拌回流20 24h，取出冷至室溫抽濾，用去離子水洗滌至中性，用少量乙醉洗滌后放入35°C的烘箱中干燥后即得本發(fā)明的吸附材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種去除天然水體中鍺離子的復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于所述5 X TBE緩沖溶液為54g Tris堿，27. 5g硼酸和20ml O. 5mol/L EDTA配置而成可以用來降低反應(yīng)PH變動的溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的一種去除天然水體中鍺離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于所述去離子水即為通過電滲析器法、離子交換器法、反滲透法、蒸餾法及其他適當(dāng)?shù)募庸し椒ǎ频玫拿芊庥谌萜鲀?nèi)，且不含任何添加物，無色透明，可直接飲用的水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除天然水體中鍺離子的復(fù)合吸附材科及其制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域，制備方法為用瓊脂糖粉在緩沖溶液中加熱配制出瓊脂糖凝膠液，然后冷卻凝固得到瓊脂糖凝膠，然后加入硫代乙醇酸和四氫呋喃混勻，滴加一滴濃硫酸后加入瓊脂糖凝膠攪拌回流，冷卻至室溫后抽濾，用去離子水洗滌至中性后再用少量乙醇洗滌，烘干后即得有巰基負載表面的對鍺離子有良好的選擇吸附性能的吸附材料。該制備方法具有推陳出新、新穎、獨特的特點，制得的材料對水中鍺離子有良好的吸附效果。
文檔編號C02F1/28GK102872838SQ201210341759
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者涂保華, 雷春生, 梅宇韜 申請人:常州大學(xué)