[发明专利]一种重金属螯合吸附材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种重金属螯合吸附材料及其制备方法和应用，属于多孔材料制备和功能化领域。本发明首先使用高内相乳液模版法制备polyHIPE，然后利用polyHIPE中疏水性单体的环氧官能团先引入氨基，再将重金属螯合剂通过氨基固定在polyHIPE载体上制备一种易分离可循环、吸附效果好的重金属螯合吸附材料。实施例的数据表明，本发明制得的重金属螯合吸附剂对Cu(Ⅱ)离子和Cr(Ⅲ)离子吸附平衡值分别为0.6mg/L和0.3mg/L。

技术领域

本发明涉及多孔材料制备和功能化技术领域，尤其涉及一种重金属螯合吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术

日益加剧的水污染，特别是重金属污染已经对人类社会和生态环境造成了严重的威胁。随着工业化的发展，许多行业都不可避免的会产生各种重金属离子废水。当金属电镀、采矿、制革、油漆、电池和化肥等生产中产生的砷、铅、镉、镍、铬、锌、铜、汞和钴等重金属离子通过直接或间接的方式进入到水体中，造成水体的重金属污染。这些重金属离子剧毒，且不可降解，会在生物体内富集，严重破坏生态环境，威胁人类健康。因此，必须对被重金属离子污染的水体进行治理。通常用来除去水中重金属离子的方法有膜过滤、絮凝法、吸附法、化学沉淀法、电解法和离子交换法。相比较之下，吸附法是最为高效、低成本且易操作、能循环的方法。

氨基羧酸类(APCAs)物质由于具有良好的螯合性能，可作为金属螯合剂可用于除去污水中的金属离子。APCAs中含有的羧基数目越多，和金属离子形成的螯合物就越稳定，二乙烯三胺五乙酸是常见的APCAs中羧基数目最多的一种，与其他APCAs功能化的吸附剂相比，二乙烯三胺五乙酸-壳聚糖吸附剂在强酸性溶液中(pH＝1.5～3.0)展现出卓越的吸收能力，可以从EDTA与金属离子形成螯合物的水溶液中提取出Co(Ⅱ)离子。但是二乙烯三胺五乙酸-壳聚糖对Cu(Ⅱ)离子和Cr(Ⅲ)离子的吸附效率≤90％，存在吸附效率低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种重金属螯合吸附材料及其制备方法和应用。本发明制得的重金属螯合吸附材料对Cu(Ⅱ)离子和Cr(Ⅲ)离子的吸附效率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种重金属螯合吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

将乳化剂、光引发剂、交联剂和疏水性单体混合，得到油相；所述疏水性单体含有环氧官能团；

将电解质和水混合，得到水相；

将所述水相加入到搅拌中的油相，得到高内相乳液；

将所述高内相乳液分散后进行光引发聚合，得到多孔聚合物；

将所述多孔聚合物与氨基化改性剂混合进行氨基化改性，得到改性产物；

将所述改性产物与重金属螯合剂混合进行接枝改性，得到所述重金属螯合吸附材料。

优选地，所述疏水性单体为丙烯酸月桂酯、丙烯酸十四烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。

优选地，所述乳化剂包括Span80、聚(环氧乙烷)-聚(环氧丙烷)-聚(环氧乙烷)三嵌段共聚物、聚甘油烯基丁二酸酯和HypermerT96中的一种或多种。

优选地，所述交联剂包括二甲基丙烯酸乙二醇酯和/或二乙烯基苯。

优选地，所述氨基化改性剂为己二胺或乙二胺。

优选地，所述重金属螯合剂包括亚氨基二乙酸、次氮基三乙酸、乙二胺四乙酸和二亚乙基三胺五乙酸中的一种或多种。

优选地，所述光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯甲酰甲酸甲酯、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮和a,a-二甲氧基-a-苯基苯乙酮的一种或多种。