[发明专利]一种重金属离子吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型高效网状重金属离子吸附剂的制备方法，属于无机功能材料合成技术领域。

背景技术

随着工业生产和城市现代化的发展,人类活动对环境产生的污染越来越严重。由于水是人类赖以生存和发展的物质基础,因此水体污染问题引起了人们的高度关注。重金属离子污染是水体污染中最难治理的污染之一。水体中的某些重金属元素，如铬、镉、铅等，对人体有较大危害，因此,有效去除污水中的重金属离子已经成为当前最迫切的任务之一。而吸附回收污水中的重金属离子不仅是污水处理问题的重要组成部分，同时在重金属离子的循环利用方面也有着深远的意义。

目前，对重金属离子污染水体的治理方法主要包括：化学沉淀法、电化学法、交换树脂法、吸附法、膜分离法、光催化法和超临界流体萃取法等。工业上多采用化学沉淀法，但化学沉淀法易导致二次污染，对低浓度的重金属离子处理不彻底，难以应用于治理流动水体；电化学法耗电量大,不太适合大批量处理；离子交换树脂法可以将重金属离子转移到树脂上，但树脂和重金属离子难以分离，无法实现树脂和重金属离子的循环利用；膜分离法虽然处理效率高,但是膜材料的处理成本很高；光催化法是一种环境友好型的处理方法,但成本较高,效率很低；超临界流体萃取法虽然流程简单,萃取速度快,能耗低,但成本太高,而且无法实现大规模的污水处理。近年来，吸附法作为一种简单、节约、高效的重金属离子污染水体治理方法越来越受到人们的关注。

吸附法中最重要的是吸附剂的开发与选择。目前应用于工业废水处理的吸附剂主要有活性炭、生物吸附剂和其他一些尚处于实验室模拟阶段的吸附剂,如粘土类吸附剂、高分子吸附剂、利用废弃物制备的吸附剂和复合吸附剂等。其中活性炭作为一种有效的废水处理吸附剂可用于大多数重金属、有机分子的除去且吸附能力强，只是活性炭资源有限，大批量治理废水造价高，寿命短，再生操作费用高，较难在经济尚不发达的地区得到广泛的应用。其他吸附剂也存在吸附效率低、易产生二次污染、循环利用率低等问题。因此，如何提高吸附剂的吸附效率，增加吸附剂的循环使用次数和减少吸附剂使用过程中造成的二次污染问题是当今吸附剂研究领域所面临的重要挑战之一。

发明内容

为了克服现有吸附剂存在的吸附效率低、易导致二次污染、难以治理流动水体以及循环利用率低等问题，本发明的目的在于提供一种重金属离子吸附剂，该吸附剂吸附容量大，且可以实现循环利用。

本发明所采用的技术方案是：一种制备重金属离子吸附剂的方法，其特征是，取物质的量之比为60～65:1的KOH和TiO₂（P-25）；将KOH置于盛有160ml蒸馏水的烧杯中，磁力搅拌至室温，然后将TiO₂倒入烧杯中，超声清洗5min，使溶液混合均匀；将混合溶液均匀分为4份，分别置于40ml内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内，将四个反应釜分别置于160℃～220℃的电热恒温干燥箱中，恒温水热反应24h～60h；反应完毕后，自然冷却到室温，用玻璃棒将产物取出放入烧杯中，加入蒸馏水，反复清洗、抽滤至溶液为中性，将其放入120℃的干燥箱中干燥4h，得到网状K₃Ti₈O₁₇前驱体；将网状K₃Ti₈O₁₇前驱体置于马弗炉中，以5℃/min的升温速度升温至400℃～1000℃煅烧，保温煅烧1～3h，随炉冷却到室温，得到网状K₃Ti₈O₁₇吸附剂。

本发明是以TiO₂（P-25）为基体材料，以KOH溶液为反应溶剂，采用水热法制备出K₃Ti₈O₁₇纳米材料，然后煅烧，获得一种对重金属离子具有很大吸附容量的新型高效重金属离子吸附材料。采用水热法制备K₃Ti₈O₁₇吸附剂，使吸附剂显微结构为网状结构，提高重金属离子吸附容量；将K₃Ti₈O₁₇纳米材料进行煅烧，提高吸附剂强度，减少吸附剂在水体中的分散，减少吸附剂使用过程中可能造成的二次污染；通过调节PH实现吸附剂与重金属离子的分离，实现吸附材料和重金属离子的循环利用。