[发明专利]一种基于聚丙烯腈纳米薄膜复合物的去除水中重金属汞离子的方法

说明书

本发明涉及一种基于聚丙烯腈纳米薄膜复合物的去除水中重金属汞离子的方法，包括以下步骤：(1)取聚丙烯腈粉末制备得到聚丙烯腈滤膜；(2)将聚丙烯腈滤膜置于NaOH溶液中浸泡，得到羧基化聚丙烯腈滤膜；(3)将羧基化聚丙烯腈滤膜置于去离子水中，在搅拌条件下滴加亚铁盐前驱体溶液，超声、陈化、过滤洗涤、干燥，得到聚丙烯腈‑氧化铁复合薄膜；(4)以聚丙烯腈‑氧化铁复合薄膜作为过滤吸附膜，将待处理水体匀速通过过滤吸附膜，即完成对水体中重金属汞离子的去除。与现有技术相比，本发明可以实现高效的薄膜过滤吸附重金属离子，获得较高的吸附效率和循环使用性能。

技术领域

本发明属于水污染处理技术领域，涉及一种基于聚丙烯腈纳米薄膜复合物的去除水中重金属汞离子的方法。

背景技术

重金属污染给生态环境及人类健康带来极大危害，是最重要的世界环境问题之一。为了应对日益严重的重金属污染，科研工作者相继开发了多种处理方法对各种重金属离子进行处理。吸附法由于设备投入小、操作简单、吸附效率高、饱和吸附量大，成为近年来研究和应用的热点。各种吸附剂材料各具特点，发挥各自独特的吸附作用，常用吸附方法按照其吸附机理主要分为物理吸附和化学吸附。

物理吸附的特征是凭借高比表面积对重金属离子具有较好的吸附能力，如多孔结构材料多孔碳等，多孔材料在液相反应环境中可以起到提供主要反应场所、沟通孔结构和加强扩散的作用，其高的比表面积和合适的中微孔提供了丰富的表面修饰和功能化场所。利用多孔材料可观的内表面与重金属离子之间以范德华力相互作用而进行吸附。物理吸附法具有吸附剂制备简单、成本低等特点，但单一的物理吸附，存在吸附周期长、处理产物难于回收以及二次污染等问题。而化学吸附主要是利用吸附剂化学反应或者其与被吸附重金属离子的络合效应等化学作用，对重金属进行吸附。化学吸附剂的典型代表是金属氧化物，利用金属氧化物的官能团，可以对重金属离子进行络合效应和表面配位，达到较高的吸附容量。

在上述研究的基础上，为了兼顾吸附剂的吸附效率和饱和吸附容量，科研人员探索将物理吸附、化学吸附结合，制备出更高效的复合型吸附剂。物理、化学协同的碳基复合型吸附剂虽然可以结合两者在吸附速率和饱和吸附容量方面的优势，但吸附剂的回收性差，吸附产物不易于处理，吸附剂的循环利用效率低下。而且其研究也多局限在重金属原始浓度范围较窄的溶液，与实际生产和生活用水的重金属浓度标准(0.05～0.1mg L-1)仍然有一个数量级的差距。传统吸附剂的循环利用性差，主要是因为碳基吸附剂多为粉末状，分散到溶液中进行吸附，吸附后产物难于回收与集中处理。

中国专利ZL201610883839.3公开了一种载零价纳米铁基聚丙烯腈膜复合材料的制备方法，通过亲水化膜制备，功能化膜改性以及液相还原法等步骤制备出载有均匀纳米铁层的聚丙烯腈膜复合材料。该专利虽然也能制备出用于重金属污染处理的复合材料，但是其存在原材料繁杂、成本高、制备过程稳定性较低等缺陷。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于聚丙烯腈纳米薄膜复合物的去除水中重金属汞离子的方法，以高分子聚合物薄膜为基础，以金属氧化物纳米颗粒的原位生长为吸附活性物，应用于去除水中重金属离子的水处理领域，可以实现高效的薄膜过滤吸附重金属离子，获得较高的吸附效率和循环使用性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于聚丙烯腈纳米薄膜复合物的去除水中重金属汞离子的方法，包括以下步骤：

(1)取聚丙烯腈粉末制备得到聚丙烯腈滤膜；

(2)将聚丙烯腈滤膜置于NaOH溶液中浸泡，得到羧基化聚丙烯腈滤膜；

(3)将羧基化聚丙烯腈滤膜置于去离子水中，在搅拌条件下滴加亚铁盐前驱体溶液，超声、陈化、过滤洗涤、干燥，得到聚丙烯腈-氧化铁复合薄膜；

(4)以聚丙烯腈-氧化铁复合薄膜作为过滤吸附膜，将待处理水体匀速通过过滤吸附膜，即完成对水体中重金属汞离子的去除。