[发明专利]一种动态吸附溶液中重金属的方法及其用途

说明书

本发明提供一种动态吸附溶液中重金属的方法及其用途。以功能性纤维膜作为吸附介质，使含重金属的溶液流过所述吸附介质，而后采用冲洗剂冲洗所述吸附介质，实现所述吸附介质的再生与重金属的回收；所述功能性纤维膜上含有改性基团，所述改性基团为氨基、胺肟基、磷酸基或巯基中的任意一种或两种以上的组合。本发明采用动态吸附的方法实现了金属离子的连续性吸附，实现了吸附过程的连续性操作，提高了吸附效率。同时，本发明提供的功能性纤维膜表面具有改性基团，比表面积大，可以高效吸附目标金属，尤其是铀金属，而且此方法操作简单，易于吸附介质的再生和重金属的回收。

技术领域

本发明涉及吸附分离方法，具体涉及溶液中重金属的吸附方法，尤其涉及一种动态吸附溶液中重金属的方法及其用途。

背景技术

随着经济的发展，工业废水的排放问题也日益严重，尤其是其中重金属离子的迁移和富集，会对环境和人类健康带来巨大影响。其中铀作为一种放射性的污染物，会对人体健康造成放射性的损伤，已被作为水体中优先控制的污染物之一。

吸附法被认为是去除水体中重金属离子的重要方法之一，其具有操作简单、吸附效果好、无二次污染和可重复性利用等特点，在水中重金属的去除方面发挥着重要作用。成熟的铀吸附技术，不仅可以解决陆生铀资源短缺的问题，而且可以解决当今由于铀矿开采而引起的环境污染问题，其相关技术可以用来高效的处理由于铀矿开采引起的含铀的重金属污染问题，核电站铀的废水排放问题等，更进一步的，可以用于海水提铀这一具有战略意义的课题。

目前，三甲胺修饰的木质酚吸附材料，聚胺修饰的硅胶，硫脲修饰的聚偏氟乙烯膜以及造酒葡萄废料、榴莲壳和甲壳素等天然材料都曾用于重金属的吸附回收，但是上述材料在吸附时，由于本身结构的限制，可以用于吸附的比表面积不高。高效的吸附材料应该具有较高的比表面积同时易于制备，便于回收，不会对环境造成二次污染。用纤维材料制备的吸附剂，不仅具有较高的比表面积和优异的机械性能，而且可加工成任意形状使用，是一种非常理想的吸附材料。

CN103147291A公开了一种通过辐照接枝法制备氨基改性的聚合物纤维的方法，并将其用于贵金属或重金属的吸附，取得了极好的吸附效果，所制得的纤维材料在海水提铀方面具有极好的应用前景。通过对比，也证明了纤维吸附材料在可用于吸附的比表面积方面占据优势。

CN102614842A提供了一种海水提铀用螯合纤维吸附剂的制备方法，该方法将超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理，与含有接枝单体的溶液混合通过接枝聚合反应获得接枝聚丙烯腈改性纤维，再进行胺肟化反应，使氰基转化为偕胺肟基制得螯合纤维吸附剂。该吸附剂既较好的继承了超高分子量聚乙烯纤维的优良力学性能，又具有较高的吸附铀的性能，并且可以长期反复用于海水提铀。但是上述发明中用到的辐照接枝法造价比较昂贵，不利于海水提铀材料的工业化生产，而且其基体材料超高分子量的聚乙烯纤维在环境中不易降解，会带来二次污染。

通过对比已有的海水提铀材料和吸附材料可知，影响材料应用的关键因素在于材料对于目标金属离子的选择吸附性和材料本身的成本。其中材料成本在大规模应用中的影响尤其明显，具有较高吸附量的材料大多造价昂贵并且不易大规模应用。

重金属的吸附主要以静态吸附(Static adsorption)为主，将定量的吸附剂和定量的溶液经过长时间的充分接触而达到平衡，是间歇性操作过程，此方法吸附量较低。因此，如何提高重金属尤其是铀的吸附量，实现吸附过程的连续性操作，同时减少吸附介质在吸附过程中的流失，使纤维滤膜能够发挥比表面积大的优点，提高吸附效率是处理重金属溶液时亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明采用动态吸附的方法实现了金属离子的连续性吸附和过滤，无纺布结构的纤维膜表面具有可以高效吸附目标金属的功能基团，而且具有连续的通孔的结构，吸附量大同时流体阻力小。同时，本发明采用了热压成膜的方法，避免了纤维在吸附过程中的流失，并简化了制备过程，实现了吸附过程的连续性操作，提高了吸附效率。为达此目的，本发明采用以下技术方案：