[发明专利]一种重金属离子吸附剂、吸附柱及吸附方法

说明书

本发明“一种重金属离子吸附剂、吸附柱及吸附方法”，属于重金属处理技术领域。所述重金属离子吸附剂，包括二氧化锰@聚间苯二胺@四氧化三铁复合材料；所述二氧化锰@聚间苯二胺@四氧化三铁复合材料包括聚间苯二胺和二氧化锰，所述二氧化锰负载在聚间苯二胺表面；二氧化锰@聚间苯二胺@四氧化三铁复合材料为海胆状，表面粗糙；所述二氧化锰@聚间苯二胺@四氧化三铁复合材料的比表面积为150m²/g‑220m²/g。本发明的重金属离子吸附剂对重金属铅的吸附快速，具有动态吸附的潜能。

技术领域

本发明属于重金属处理技术领域，具体涉及一种重金属离子吸附剂、吸附柱及吸附方法。

背景技术

由于重金属对生态安全以及人类健康造成的巨大威胁，金属冶炼、加工、电镀等工业产生的废水必须在除重金属后才能排放到环境中。否则，环境水体将受到重金属污染，同时重金属可随生物食物链传播富集，对人类安全造成巨大的潜在威胁。寻找高效的环境水体净化方法越来越受到研究者关注。近年来，由于吸附法处理重金属液浓度范围宽，成本能耗低，高效快速等优势，开发能够大规模处理含重金属废水的连续式操作越来越被人们重视。相比静态吸附法，动态吸附法具有可在线连续化操作、处理量大、便于吸附剂再生与分离等优点，已经成为吸附剂应用于水处理的主要操作方式。因此，考察一种新型高效吸附剂能否迈向实际应用，动态吸附性能的优劣是主要参考指标之一。

吸附法效能的高低关键在于吸附剂的性能。首先是静态吸附性能。目前对重金属离子的动态吸附研究多集中在静态吸附性能优良地合成类吸附剂或改性天然吸附剂，装填量多在0.2g～20g之间，处理的初始重金属离子浓度多在1000mg/L上下。尽管各个吸附柱的规模、操作参数不同，使动态吸附性能很难进行直接比较，但还是可以看出，典型吸附剂壳聚糖的动态吸附性能远不如其静态吸附性能，无论是制成膜状或颗粒状装填成柱后，在装填量为2g或17g左右时，穿透时间均不超过50min，相应的重金属离子溶液处理量均不超过130mL。装填量较小的接枝硫脲树脂ITU，因处理的重金属离子浓度低至50mg/L，穿透时间和相应的处理量分别可高达12.5h和1500mL，但该吸附剂制备过程较繁琐。使用成本高昂至于固化单宁膜用于重金属离子动态吸附时穿透时间仅为10min，依据目前的研究规模还不能满足工业上实际应用的要求。

通过以上综述可以发现目前用于动态处理重金属离子的吸附剂要么因为吸附柱过快穿透导致含重金属废水不能达标处理，要么因为吸附剂的制备过程繁琐，成本偏高，均难以满足工业使用要求。可见找到一种合成简易，成本低廉，对重金属离子具有高效动态吸附性能的吸附剂是非常重要的。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种易于装填成柱、易于动态操作、且对铅离子具有高效动态吸附性能的二氧化锰@聚间苯二胺@四氧化三铁填充吸附柱。

为达上述目的，本发明采取的具体技术方案如下：

一种重金属离子吸附剂，包括二氧化锰@聚间苯二胺@四氧化三铁复合材料；所述二氧化锰@聚间苯二胺@四氧化三铁复合材料包括聚间苯二胺和二氧化锰，所述二氧化锰负载在聚间苯二胺表面；二氧化锰@聚间苯二胺@四氧化三铁复合材料为海胆状，表面粗糙；所述二氧化锰@聚间苯二胺@四氧化三铁复合材料的比表面积为150m²/g-220m²/g。

本发明提供的二氧化锰@聚间苯二胺@四氧化三铁复合材料由于具备较大的比表面积和大量重金属吸附位点，例如，氨基基团、亚氨基集团、锰氧键，羧基基团等，可有效吸附重金属，实现重金属溶液的高效处理。

所述的重金属离子吸附剂，还包括石英砂；所述二氧化锰@聚间苯二胺@四氧化三铁复合材料与石英砂的重量比为1∶500～1∶1500。

二氧化锰@聚间苯二胺@四氧化三铁复合材料中四氧化三铁、聚间苯二胺、二氧化锰的质量比为1∶1.1∶ 0.9～1∶2∶0.1。