[发明专利]一种化学修饰牡蛎壳吸附剂及其去除水体中汞离子的方法

说明书

本发明提供了一种化学修饰牡蛎壳吸附剂及其去除水体中汞离子的方法，所述化学修饰牡蛎壳吸附剂包括纳米四氧化三铁、腐殖酸和牡蛎壳，所述纳米四氧化三铁、所述腐殖酸和所述牡蛎壳的质量比为(28～37):1:1；所述化学修饰牡蛎壳吸附剂的结构是：所述腐殖酸包裹在所述四氧化三铁晶体外表面，被所述腐殖酸包裹的所述四氧化三铁晶体附着在所述牡蛎壳上。本发明提供的化学修饰牡蛎壳吸附剂，利用腐殖酸和磁性纳米Fe₃O₄对汞离子的吸附作用，突破牡蛎壳吸附容量的限制，从而将化学修饰牡蛎壳吸附剂应用在去除水体中的汞离子，扩大了牡蛎壳的应用范围；在水体初始浓度为25mg/L，pH值为5，吸附时间为5h条件下，1.5mL的0.0158g/mL的经化学修饰的牡蛎壳吸附剂对汞离子的吸附量可达91.2mg/g，汞离子去除率达到95％以上。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体而言，涉及一种化学修饰牡蛎壳吸附剂及其去除水体中汞离子的方法。

背景技术

汞污染是水生系统中普遍存在的问题，汞离子具有毒性强、可经生物富集、无法自然降解等特点,给人体健康和生态环境造成了不良影响，因此，如何高效率去除水环境体系中汞离子的课题引起了人们的广泛关注。去除汞离子的方法较多，如化学沉淀法、混凝法、电子交换法、吸附法、离子沉淀浮选法和电化学处理法等。由于吸附法可吸附低浓度汞离子，吸附效率高，二次污染小，它成为了目前研究水体中重金属处理最热门的方向。

牡蛎壳是沿海一些地区常常被随意丢弃的一种贝壳，据不完全统计，我国每年被丢弃的贝壳至少在1000万吨以上，这些被随意丢弃的牡蛎壳因残留少量的有机物，在长期堆放的过程中，不断地腐败发臭，不仅占用大量的土地资源，而且对环境造成严重危害。现有技术记载，牡蛎壳具有天然的多孔结构，其主要成分为CaCO₃，含大量2～10μm微孔，使其具有较强的吸附能力、交换能力和催化分解等作用，以牡蛎壳为主要原料制备的无机吸附剂具有无毒，不产生二次污染，吸附能力强、成本低、吸附效果好、使用寿命长等优点，成为极具潜力的新一代废水吸附剂。但是单纯牡蛎壳对汞离子的吸附速度比较慢，吸附效率低且吸附能力差。

因此，如何通过改性牡蛎壳，使其突破吸附容量对材料本身的限制，扩展牡蛎壳的应用范围，把这些废弃的牡蛎壳变废为宝，对社会的发展具有重大的意义。

发明内容

本发明解决的问题是：单纯牡蛎壳对汞离子的吸附速度比较慢，吸附效率低且吸附能力差。

为解决上述问题，本发明提供一种化学修饰牡蛎壳吸附剂，包括四氧化三铁、腐殖酸和牡蛎壳，所述四氧化三铁、所述腐殖酸和所述牡蛎壳的质量比约为(28～37):1:1；所述化学修饰牡蛎壳吸附剂的结构是：所述腐殖酸包裹在所述纳米四氧化三铁晶体外表面，所述纳米四氧化三铁晶体吸附在所述牡蛎壳上。

可选的，所述纳米四氧化三铁为通过水热法或共沉淀法制备的四氧化三铁磁性纳米颗粒。

可选的，所述化学修饰牡蛎壳吸附剂的磁化强度范围为60emu/g～70emu/g。

可选的，所示牡蛎壳的孔径范围为380～420nm。

本发明还提供了一种上述所述的化学修饰牡蛎壳吸附剂去除水体中汞离子的方法，包括步骤：

S1、牡蛎壳预处理：将牡蛎壳洗净并破碎，向破碎后的牡蛎壳颗粒中加入水，并球磨成浆状溶液，将所述浆状溶液冷冻干燥，制成牡蛎壳粉末，冷藏备用；

S2、吸附剂的合成：取FeCl₃·6H₂O和FeSO₄·7H₂O溶于水中，加热至85℃～95℃，再加入腐殖酸钠溶液、牡蛎壳粉以及氨水，搅拌均匀后恒温反应，然后将反应产物冷却至室温，接着通过磁分离除去水溶液，得到所述化学修饰牡蛎壳吸附剂。