西藏雪蓮花吸附劑及其用于吸附稀土離子的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了西藏雪蓮花吸附劑及其應(yīng)用。其制備方法為：用去離子水清洗雪蓮花花身3-4次，去掉表面的粉塵和泥土；將清洗后的材料分別浸入1MHNO3、0.1~4MNaOH、1MH3PO4、10%甲醛、40%（v/v）乙醇和10%H2O2，保持固液比為20g/L，浸泡24小時(shí)，得到不同處理劑處理的雪蓮花；用去離子水反復(fù)清洗表面的處理劑，至pH為中性；在將洗好的材料干燥碎裂處理后過40~100目篩，儲存在密封袋中，防止回潮。該方法制備的吸附劑對稀土離子具有較高的吸附效果，尤其是堿處理后的吸附劑對稀土離子具有較高的吸附容量。吸附后的材料可以通過HNO3進(jìn)行回收再生利用。本發(fā)明操作簡單，成本低，吸附劑能自身降解，是一種天然環(huán)保的綠色吸附劑。
【專利說明】西藏雪蓮花吸附劑及其用于吸附稀±離子

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及西藏雪蓮花吸附劑及其用于吸附稀±離子，屬于稀±利用領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國是舉世公認(rèn)的稀±資源大國，目前已探明儲量占世界稀±總量的80% W上， 全世界約95% W上的稀±都是由中國提供的。稀±元素因具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在化 學(xué)工程、金屬冶煉、核能、光學(xué)、磁性、發(fā)光和激光材料和高溫超導(dǎo)材料等領(lǐng)域都受到了廣泛 關(guān)注。隨著稀±微服、稀±作為飼料添加劑的大量使用，不可避免的通過各種途徑進(jìn)入食物 鏈，有關(guān)稀±的毒性并沒有達(dá)到確切的研究，截止目前還沒有論證稀±是我們?nèi)梭w必需的 元素。長期的暴露在稀±的灰塵中可能導(dǎo)致塵肺病，稀±能夠削減DNA的穩(wěn)定性，使DNA受 到損傷，因?yàn)樗亩拘院桶踩录陌l(fā)生，檢測回收環(huán)境中的稀±就顯得尤為重要。稀±在 環(huán)境中的濃度較低，分離回收稀±元素具有較高的技術(shù)難度。
[0003] 不同的方法已被用于分離富集稀±元素，包括共沉淀、溶劑萃取、離子交換、固相 萃取等。溶劑萃取耗時(shí)、繁瑣并非高效環(huán)保，因?yàn)樾枰拇罅康挠卸救軇?。傳統(tǒng)方法處理 回收稀±元素存在處理過程復(fù)雜，成本高和效率低的缺點(diǎn)。因此，當(dāng)務(wù)之急，需要發(fā)展一項(xiàng) 低成本、高效率、環(huán)境友好的回收稀±元素的方法。
[0004] 生物材料由于分子中存在大量的氨基、駿基、輕基等功能基能一定程度處理低濃 度的重金屬廢水。生物材料固相萃取具有吸附材料易獲得；成本低廉；操作條件溫和；能在 較寬的抑、溫度、濃度范圍使用；再生性好；廢物利用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于吸附回收重金屬元 素。
[0005] 雪蓮花，菊科多年生草本植物，廣泛分布于西藏地區(qū)，是高寒地區(qū)民間常用的珍貴 藥材。雪蓮花作為傳統(tǒng)的藏藥，對其化學(xué)成分、生物活性、和藥理學(xué)研究已非?；钴S。雪蓮 的化學(xué)成分研究較多，其化學(xué)成分主要包括黃麗類、生物堿、內(nèi)醋、留醇、多糖、稼質(zhì)及揮發(fā) 油等，因其具有豐富的藥用化學(xué)成分，雪蓮在治愈某些臨床疾病方面具有特色的療效。西藏 雪蓮花高約15厘米，全株表面密被剛性白色長綿毛。葉密集，葉片羽狀分裂，被長綿毛，無 柄。頭狀花序頂生，密集；花紫紅色。由文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，截止到目前的國內(nèi)外研究，利用雪蓮 花吸附稀±離子還未曾報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種西藏雪蓮花吸附劑及其用途。高效、低成 本的堿處理雪蓮花吸附劑、制備方法及吸附稀±離子的應(yīng)用。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的雪蓮花吸附劑采用如下方法制備：
[0008] 吸附劑為氨氧化軸處理的西藏雪蓮花花身，其制備方法包括W下步驟：
[0009] (1)雪蓮花花身用去離子水清洗3-4次，去掉表面的粉塵和泥±后，烘干剪碎；
[0010] 似烘干剪碎的雪蓮花花身浸入謹(jǐn)歴〇3、0.1?4]?化地、11&口〇4、1〇訊1%甲酵、 40v/v%己醇或lOwt% &〇2,保持固液比為20g/L，浸泡或者攬拌24小時(shí)；
[0011] (3)濾出雪蓮花花身，用去離子水反復(fù)清洗表面的處理劑至抑為中性；
[0012] (4)干燥碎裂處理后過40?100目篩保存。
[0013] 浸泡或攬拌的溫度優(yōu)選為室溫。
[0014] 本發(fā)明的不同處理劑處理雪蓮花所得吸附劑用于溶液中稀±離子（Ce3+)的靜態(tài) 吸附去除。采用2mol/L化OH處理后的吸附劑進(jìn)行15種稀±離子的動(dòng)態(tài)吸附回收利用。
[0015] 上述不同處理后的雪蓮花用于溶液中稀±離子（如Ce3+)的吸附去除條件為；將含 有稀±離子的溶液調(diào)節(jié)抑為5,稀±離子的濃度在5?50 y g m。，加入不同處理后的雪蓮 花吸附劑，保持固液比1 ;6g/l，吸附2小時(shí)后，過濾分離。
[0016] 2mol/LNa0H處理后的吸附劑動(dòng)態(tài)吸附15種稀±離子優(yōu)選條件為；吸附劑填料為 20mg，稀±離子的上樣濃度為0. 5 y g mL-i，稀±離子溶液抑為6,上樣流速采用2血/min。 再采用0. 5mol/L的硝酸ImL/min進(jìn)行定量回收。
[0017] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0018] (1)本發(fā)明獲得的不同處理劑處理后的雪蓮花吸附劑對稀±鋪離子（Ce3+)具有較 高的吸附容量，能通過簡單的酸處理回收利用，且回收利用次數(shù)高，至少在20次W上，可見 其物理化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)，該吸附劑來源于天然材料，綠色無污染，具有高效環(huán)保的特點(diǎn)；
[001引 似本發(fā)明獲得的未處理、歴03、&口04、10訊1%甲酵、40%(￥八）己醇和10訊1%&02 處理后的雪蓮花花身吸附劑材料對稀±鋪離子（Ce3+)的吸附容量分別高達(dá)56. 95、60. 49、 65. 48、53. 82、62. 33、67. 84mg/g。其中堿處理后的材料吸附效果大大提高，氨氧化軸的濃度 為0. l、l、2、4mol/L處理后的吸附劑對稀±鋪離子（Ce3+)的吸附容量分別為90.00、91.51、 96. 48、95. 04mg/g。堿處理后吸附效果大大增強(qiáng)，相比未處理的材料增加了 40mg/g，堿濃度 對吸附效果影響不大?？梢?，本發(fā)明的雪蓮花吸附劑吸附效率高，吸附速率快；
[0020] (3)本發(fā)明獲得的堿處理后的吸附劑動(dòng)態(tài)吸附15種稀±離子時(shí)，吸附劑對稀±離 子具有較寬的抑范圍，在抑<3時(shí)，大部分稀±離子都未被保留，而抑M W后吸附率都在 80% W上。在最佳的抑=6條件下，所有元素的吸附效率都高達(dá)90% W上；
[0021] (4)本發(fā)明材料對稀±離子具有吸附效率高，吸附容量大，抑范圍寬，吸附動(dòng)力學(xué) 快，能快速吸附解吸，成本低廉，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
[002引 妨本發(fā)明工藝簡單，制備條件溫化材料來源豐富，易于實(shí)現(xiàn)材料的商品化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為實(shí)施例1中未處理雪蓮花花身的掃描電鏡圖。
[0024] 圖2為實(shí)施例1中2mol/L氨氧化軸處理雪蓮花花身的掃描電鏡圖。
[0025] 圖3為實(shí)施例1中不同處理劑處理后的雪蓮花吸附劑紅外光譜圖。
[0026] 圖4為實(shí)施例2中雪蓮花花蕊對稀±鋪（Ce3+)的吸附容量。
[0027] 圖5為實(shí)施例2中雪蓮花花身對稀±鋪（Ce3+)的吸附容量。
[0028] 圖6為實(shí)施例3中不同處理劑處理雪蓮花對稀±鋪（Ce3+)的吸附容量。
[0029] 圖7為實(shí)施例3中不同堿濃度處理雪蓮花對稀±鋪（Ce3+)的吸附容量。
[0030] 圖8為實(shí)施例4中未處理和堿處理后的材料對鋪的Langmuir吸附等溫線。
[0031] 圖9為實(shí)施例4中未處理和堿處理后的材料對鋪的化eundliCh吸附等溫線。 [003引圖10為實(shí)施例5中抑對堿處理后的雪蓮花吸附劑吸附稀±離子的影響。
[0033] 圖11為實(shí)施例6中硝酸濃度對回收稀±離子的影響。

【具體實(shí)施方式】
[0034] W下結(jié)合具體實(shí)施例子來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限制于實(shí)施例。
[0035] 實(shí)施例1
[0036] 雪蓮花花身用去離子水清洗3-4次，去掉表面的粉塵和泥± ;將清洗后的材料分 別浸入 IM HN03、0. 1 ?4MNaOH、lM H3P〇4、l〇wt% 甲酵、40% (v/v)己醇和 lOwt% 化〇2,保持 固液比為20g/l，浸泡或攬拌24小時(shí)；得到不同處理劑處理的雪蓮花吸附劑。用去離子水 反復(fù)清洗表面的處理劑，至抑為中性；干燥碎裂處理后過40?100目篩保存。
[0037] 對比例1
[0038] 雪蓮花分別獲得花蕊和花身，分別用去離子水清洗后，干燥，用剪刀在自封袋中分 別將其剪碎，過40目篩，即得到雪蓮花花蕊和花身吸附劑。
[00測 實(shí)施例2
[0040] 分別將對比例1制備的吸附劑5mg分別加入30血（保持固液比1 ;6g/L)抑為5的 0. 1?40 y g m。鋪離子（Ce3+)溶液中，在室溫?fù)u床W 150轉(zhuǎn)/分鐘保持2小時(shí)，取上清液 用0. 45 y m的濾膜過濾后用ICP-OES測定其Ce的濃度。并計(jì)算其Ce的吸附容量。
[0041] 鋪離子（Ce3+)的吸附率如圖4和5所示?；ㄈ锖突ㄉ韺︿侂x子（Ce3+)都有吸附， 但可W明顯的看到，花身的吸附效果較花蕊好?；ㄈ锏奈饺萘繛?4. 62mg/g ;但花身的吸 附容量可W高達(dá)56. 95mg/g。花身的吸附容量較花蕊高出32. 33mg/g，后續(xù)在預(yù)處理時(shí)采用 雪蓮花花身。
[004引 實(shí)施例3
[0043] 分別取實(shí)例1的吸附劑5mg分別加入30血（保持固液比1 ;6g/L)抑為5的5? 50yg m。鋪離子（Ce3+)溶液中，在室溫?fù)u床W 150轉(zhuǎn)/分鐘保持2小時(shí)，取上清液用 0. 45 y m的濾膜過濾后用ICP-OES測定其Ce的濃度。并計(jì)算其Ce的吸附容量。
[0044] 采用1-1式，其中： Cq-C, U
[0045] fi =--V 訊 (1-1)
[0046] Qt ;對應(yīng)時(shí)間的吸附容量（mg/g);
[0047] C。；稀±離子（Ce3+)起始濃度（mg L-1);
[004引 Ct ;稀±離子（Ce3+)對應(yīng)時(shí)間的濃度（mg L-1);
[004引 V ;稀±離子（Ce3+)的體積（L);
[0050] m;吸附劑的量（g)。
[0051] 不同處理劑處理雪蓮花花身對Ce的吸附容量的影響如圖6所示。由圖6可見，甲 酵預(yù)處理后吸附容量相比未處理和其它處理方式材料而言較低，其它處理方式有一定程度 的增強(qiáng)。而堿處理后吸附容量較其它都較好，該有可能是堿處理后使纖維素水解，裸露出輕 基和駿基基團(tuán)，另外堿處理后使吸附劑溶脹，比表面積增大，因而使其吸附容量增加。本發(fā) 明后續(xù)進(jìn)一步考察不同堿濃度處理雪蓮花吸附劑對Ce的吸附容量的差異。
[0052] 不同堿濃度處理雪蓮花花身對Ce的吸附容量的影響如圖7所示。堿處理后吸附 效果較未處理材料而言，效果有明顯增強(qiáng)，吸附容量從56. 95mg/g增加到96. 48mg/g，堿能 大大增強(qiáng)其吸附效果，但堿濃度對吸附效果影響不大，因此，本發(fā)明采用2M的化OH作為處 理劑，能有效的提高雪蓮花吸附劑的吸附效果。
[0053] 表1不同處理劑處理雪蓮花花身對Ce的吸附容量

【權(quán)利要求】
1. 一種雪蓮花吸附劑的制備方法，其特征在于采取如下步驟： (1) 雪蓮花花身用去離子水清洗3-4次，去掉表面的粉塵和泥土后，烘干剪碎； (2) 烘干剪碎的雪蓮花花身浸入1M ΗΝ03、0. 1?4M NaOH、lM H3P04、10 wt%甲醛、40 v/v %乙醇或10wt%H202，保持固液比為20g/L，浸泡或者攪拌24小時(shí)； (3) 濾出雪蓮花花身，用去離子水反復(fù)清洗表面的處理劑至pH為中性； (4) 干燥碎裂處理后過4(Γ100目篩保存。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，浸泡或攪拌的溫度為室溫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中采用2mol/L的氫氧化鈉 處理。
4. 權(quán)利要求1所述方法制備的雪蓮花吸附劑吸附溶液中稀土離子的應(yīng)用。
5. 使用權(quán)利要求4所述雪蓮花吸附劑吸附溶液中稀土離子的方法，其特征在于，將含 有稀土離子的溶液調(diào)節(jié)pH為5,稀土離子的濃度在5~50 μ g ml/1，加入雪蓮花吸附劑，保持 固液比1 :6 g/L，吸附2小時(shí)后，過濾分離。
6. 權(quán)利要求4中的方法，其特征在于，所述稀土離子包括Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、 Gd、Tb、Dy、H。、Er、Tm、Yb 或 Lu。
【文檔編號】B01J20/30GK104258821SQ201410559368
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】胡斌, 張強(qiáng)英, 何蔓, 陳貝貝 申請人:武漢大學(xué)