[发明专利]重金属离子多孔吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种重金属离子多孔吸附剂及其制备方法和应用。本发明的重金属离子多孔吸附剂的制备方法，包括如下步骤：1)将含有引发剂和电解质的分散相逐滴加入到含有乙基丙烯酸缩水甘油酯、二乙烯基苯和乳化剂的连续相中，得到浓乳液；2)对所述浓乳液进行聚合反应，对聚合反应产物进行洗涤、干燥，得到多孔聚合物；3)在催化剂存在下将聚丙烯酸与所述多孔聚合物进行接枝反应，得到重金属离子多孔吸附剂。本发明的重金属离子多孔吸附剂对多种重金属离子具有良好的吸附效果。

技术领域

本发明涉及一种重金属离子吸附剂，具体涉及一种重金属离子多孔吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，废水中的铜离子(Cu²⁺)、铅离子(Pb²⁺)、锌离子(Zn²⁺)、镉离子(Cd²⁺)等重金属离子对环境的污染越来越严重，并且越来越受到关注。针对废水中重金属离子的处理方法包括吸附法、电渗析法、超滤法等；其中，吸附法具有高效、工作环境灵活、稳定性和选择性好等特点，是一种传统并且非常重要的分离方法。然而，吸附法也具有一定的局限性，例如缺少与重金属离子充分结合的位点、在基质内的分散受到限制等，这些因素均降低了吸附的速率和效果。

聚合物分子链上的羧基基团对重金属离子具有强大的吸附特性，聚丙烯酸(PAA)分子链存在大量的羧基基团，其长的分子链能提供更多的表面接触位置，有利于重金属与羧基基团快速接触，因此具有较强的吸附能力。然而，由于PAA在水中具有良好的溶解性，其在单独用于废水处理时存在吸附后的重金属难以分离等缺陷，因此通常需要将其固定在一种载体基质上，以便保证聚丙烯酸吸附性能的实际应用。

目前，现有的固体基质无法对聚丙烯酸形成良好的固定作用，从而导致聚丙烯酸对重金属离子的吸附效力不佳(例如铜离子的吸附率通常为80％左右，或更低)。

发明内容

本发明提供一种重金属离子多孔吸附剂及其制备方法和应用，该重金属离子多孔吸附剂对多种重金属离子具有良好的吸附效果。

本发明提供一种重金属离子多孔吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将含有引发剂和电解质的分散相逐滴加入到含有乙基丙烯酸缩水甘油酯、二乙烯基苯和乳化剂的连续相中，得到浓乳液；

2)对所述浓乳液进行聚合反应，对聚合反应产物进行洗涤、干燥，得到多孔聚合物；

3)在催化剂存在下将聚丙烯酸与所述多孔聚合物进行接枝反应，得到重金属离子多孔吸附剂。

本发明的方法，通过浓乳液模板法制备多孔聚合物材料，该方法操作简单，并且能够控制多孔聚合物的孔径尺寸、孔形貌和孔密度，制备得到的多孔聚合物材料具有较高的比表面积，并且材料能够在孔壁上形成大量的窗口(即开孔、通孔或通道结构)，这种具有开孔的多孔聚合物结构有利于重金属离子在多孔聚合物中的扩散，从而提高了多孔吸附剂的吸附速率和可用容量。此外，乙基丙烯酸缩水甘油酯含有环氧侧链，其作为一种反应性单体，能够与羧酸类等试剂反应，通过在多孔聚合物表面接枝丰富的羧基基团从而实现表面官能化，提高了吸附剂与重金属离子的结合位点，由此制备得到的多孔吸附剂因基体的通孔结构和较高的比表面积从而对重金属离子具有很好的扩散性，既提高了吸附效率与吸附含量，又缩短了吸附平衡的时间，从而对多种重金属离子具有良好的吸附效果，在用于废水中重金属离子的处理时具有十分重要的意义。

在本发明中，制备分散相时，所述引发剂可以为过硫酸钾，所述引发剂的用量可以为所述连续相质量的1-4wt％；所述电解质可以为硫酸钾和硫酸钠中的一种或两种，所述电解质的用量可以为所述连续相质量的3-8wt％。