重金属离子吸附剂

1、重金属离子吸附剂摘要：空气、土壤、水中的 有毒重金属的威胁正逐渐成为全 球性问题，因此有效地除去有毒 重金属技术成为一项富有挑战性 的工作。高分子重金属离子吸附 剂已经成为一种比拟常用的重金 属废水处理药剂，常温下在较宽 的PHX围内能与废水中Hg、 Cd、Cu、Pb、Mn、Ni、Zn、 Cr3+等多种重金属离子迅速反 响，生成不溶于水的絮状沉淀物, 并能生成较大的矶花，沉淀快、 易过滤，稳定性咼，灵敏性咼， 从而达到吸附去除重金属离子的 目的，被称为“最优金属吸附 剂。在电镀、电子、线路板等 行业得到了广泛的应用。关键词：重金属离子；吸附剂； 黄原酸酯；重金属离子废水；焦 化苯中图分类号：文

2、献标识码：A 文章编号：Abstract: Air, soil, water of toxic heavymetal threat is gradually being global problems, therefore, effectively remove the toxic metal tech no logy bee a challe nging job. Polymer heavy metal ion adsorbe nt has bee a more monly used heavy metal waste water treatme nt age nt, under no rm

3、al temperature in a relatively wide PH range internal energy and waste water of Hg, Cd, Cu, Pb, Mn, Ni, Zn, Cr3 + and so on the many kinds of heavy metal ion rapid reacti on, gen erate in soluble in water flocculent precipitate, and can gen erate large alum flowers, precipitation fast, easy to filte

4、r, high stability, sen sitivity high, so as to achieve the purpose of removing heavy metal ions adsorpti on, known as "the best metal adsorbe nt". I n electroplat ing electronic, PCB industries has bee n widely used.Keywords: heavy metal ion, Adsorbe nt; Xan thoge nate; Heavy metal ion was

5、tewater; Coki ng benzene一.重金属离子吸附剂又叫重 金属离子捕捉剂、重金属离子捕 集剂、重金属离子去除剂、重金 属离子螯合剂等。高分子重金属 离子吸附剂已经成为一种比拟常 用的重金属废水处理药剂，。不 溶性黄原酸酯类高分子吸附剂， 常温下在较宽的PHX围内能与 废水中 Hg、Cd、Cu、Pb、 Mn、Ni、Zn、Cr3+等多种重 金属离子形成稳定的聚合物，在 强酸和强碱性环境下均不会析出 重金属离子，在-100度至300度 的温度X围内重金属螯合物也非 常稳定，在自然环境条件下，可 保持长达数百年的聚合物稳定 性。对废水中痕量的金属离子非 常有效，可以将废水中的有毒金

6、属离子含量降低到零。铅、汞和 镉的毒性很大，是要首先去除的 一类重金属。目前处理重金属废 水技术的最新进展有硫化法、化 学沉淀法、膜过滤法、絮凝法、 溶剂萃取法以与吸附法等，其中 吸附法以其独特优势而渐渐引起 人们注意。1、吸附法：利用重金属离 子吸附剂活性外表对重金属离子 的吸引来除去重金属离子，吸附 法中的关键材料是吸附剂，重金 属离子吸附剂很多，既有天然矿 物，如沸石、高岭石等无机材料， 也有天然高聚物如丹宁类、木质 素类、壳聚糖类等，还有人工合 成的或改性的聚合物，如聚苯乙 烯基树脂、硅胶基树脂等。纤维 素本身具有一定的吸附功能，但 吸附容量小，新型黄原酸酯是以 纤维素为载体合成黄原酸

7、酯吸附 剂，具有来源丰富，制作工艺简 单，去除有毒重金属离子效果好 的优点，对环境功能材料的推广 具有重要意义。柚子皮具有丰富 的纤维素，其制备过程为：将柚 子皮去黄皮留白瓤，将白瓤在沸 水中煮成半透明后烘干，粉碎， 过筛，得到半成品。取10g放入 杯中，参加330ml20%的NaOH 溶液，浸泡后进展抽滤，用蒸馏 水水洗呈中性，烘干放入500ml 圆底烧瓶中依次参加60mlCS2和 100ml甲苯，搅拌1h后抽滤，得 到黄原酸酯SCX备用。由柚 子皮纤维素制备的黄原酸酯是一 种具有良好综合治理含Cd2+废 水的新型吸附剂。1国内外在废水处理中使用 的主要是有机吸附剂，确实起到 了很好的别离效

8、果。但是，有机 吸附剂的吸附效率和热稳定性较 差，抗污染能力低，使用寿命不 长；而且通常需要与其它方法配 合使用才能达到最优的别离效 果。为了克制有机吸附剂的缺点, 无机吸附剂的应用逐步为人们所 关注。与有机吸附剂相比，无机 吸附剂具有吸附效率咼、化学稳 定性好、耐酸碱和有机溶剂、使 用寿命长等优点，所以在吸附剂 别离中显示出良好的应用前景。YAI2O3负载苯是重要的 化工原料,主要来源于石油和焦 化行业。我国的石油资源相对短 缺，煤炭资源相对丰富，焦化行业 迅速开展,伴随着大量焦化苯的 生产。焦化苯中存在一定量的噻 吩类硫化物，这不仅会腐蚀金属 设备，在后续生产应用时导致催 化剂中毒,而且会

9、带来环境污染， 严重限制了焦化苯进一步加工利 用。吸附法脱除噻吩类硫化物是 近年开展起来的一种脱硫方法， 该方法具有反响条件温和，投资 费用少，脱硫效果好，并且可回收 噻吩,吸附剂可再生，环境污染少 等优点，但存在吸附剂的选择性 差、硫容较小等缺点，高性能吸附 剂的研发是实现工业应用的关 键。下面是对苯中噻吩脱除用吸 附剂的制备与其金属离子改性的 条件进展了优化，并对其脱硫性 能进展了考察，得出的主要结果 如下。丫 -AI2O3是一种多孔性物 质,每克的内外表积高达数百平 方米，具有良好的吸附性和热稳 定性，廉价易得，且结构比拟简单， 有助于在实验中对吸附机理的研 究。实验首先选用丫 -AI2

10、O3作为 载体，采用等体积浸渍法，负载金 属元素制取了系列改性吸附剂， 并对其脱除噻吩的性能进展了考 察,发现硝酸银溶液负载改性制 得的吸附剂的吸附性能最好。超 声波具有空化作用，可以提高相 间质量传递速率，改变吸附相平 衡关系，进而提高活性组分的分 散性。鉴于此，实验采用超声辅助 对常规等体积浸渍法进展了优化 改良。实验结果发现，超声辅助不 仅缩短了吸附剂的制备时间，而 且能丰富吸附剂的孔隙结构，细 化活性组分Ag颗粒，使其分布均 匀，有利于吸附剂对噻吩的脱除。 吸附剂中Ag含量的改变可以引 起吸附剂孔结构分布和比外表积 的变化，进而对吸附剂的脱硫效 果产生影响，超声辅助等体积浸 渍法制备的

11、Ag含量为15%的吸 附剂,吸附噻吩效果最优。以下着重介绍了近年来研 究的几种新型合成高聚物对重金属离子的吸附性能，为进一步研 究和开发重金属离子吸附剂提供 有意义的参考。1 甲基丙烯酸羟乙酯聚合物吸附剂甲基丙烯酸羟乙酯有两种异 构：即甲基丙烯酸一 1 一羟乙酯 (1 一 HEMA)和甲基丙烯酸一 2 一羟乙酯(2 一 HEMA)，其分子 结构如下：CH2-CH(CH3)COOCH2CH2OH ；(1 一 HEMA)CH2CH(CH3)COOCH(OH)CH3 (2 一 HEMA)A. Denizli等研究了多种重金属离子的竞争吸附对吸附性能的影 响.结果明确竞争吸附普遍导致 了各重金属离子吸

12、附容量的下 降.甚至改变了吸附剂对单组分 重金属离子吸附的亲和力顺序。而且在竞争吸附中，对 Cd(n)的吸附容量变化最大Saatilarc 等合成了 Cibacron Blue F3GA改性的HEMA聚合物微 珠.其 Cibacron Blue F3GA 引入 量为22.3mol/g,粒径为150 200 m,并重点研究了该吸附剂对 Ph(n)、Cd(n)、zn(u)、Cu( n) 等离子的动态吸附特性。通过调 节适当的金属离子溶液的流速、 初始金属离子浓度以与溶液pH 值等条件，得到改性HEMA聚合 物微珠在室温下对Pb(n )、Cd(n)、Zn(n)、Cu( n)等离子的 最大动态吸附容量

13、分别是80. 60mol/g、96. 98mN/g、 103. 98moL/g、78. 36mol/g。 它对较低浓度的重金属离子溶液 有较好的去除能力。考虑到本钱 因素，A. Deniic等做了解吸附 研究，发现用0. 1 mol HNO3作 提洗液效果比拟好，在屡次循环解吸附后，吸附剂吸附能力没有 明显下降。B. Salih等通过悬浮聚合方 法.制备得到二(甲基丙烯酸)乙 二醇酯一甲基丙烯酸羟乙酯(EGDMA HEMA)共聚微珠，并对共聚物微珠外表进腙(dithizone)，并用于研究其重金 属离子吸附性能。2二(甲基丙烯酸)乙二醇酯一甲 基丙烯酸羟乙酯共聚物吸附A. Denizli等用同

14、样的方法制 备得到EGDMA HEMA共聚微 珠，并且同样是用螯合剂AlkaliBlue6B来作外表改性，以改善其 重金属离子吸附性能。这些EGDMA HEMA共聚微珠的粒径都在150200 m。引入双硫腙比引入螯合剂Alkali Blue 6B的改性效果要更好，这主要与前者 的引入量大有关。由于空间位阻的影响，Alkali Blue 6B的引入量明显少 于双硫腙，EGDMA HEMA共聚微珠也主要是通过活化性能。A. Deniz卜等用同样的方法制 备得到EGDMA HEMA共聚微 珠，并且同样是用螯合剂 AlkaliBlue6B来作外表改性，以改善其 重金属离子吸附性能。EGDMA HEMA

15、共聚微珠的粒径都在150200 m。引入双硫腙比引入螯合剂Alkali Blue 6B的改性效果要更好，这主要与前者 的引入量大有关。由于空间位阻的影响，Alkali Blue 6B的引入量明显少于双硫，EGDMA HEMA共聚微珠也主要是通过活性基团的络合或螯合 而进展的化学吸附。基团的络合 或螯合而进展的化学吸附。酰胺 而得到的。这两种吸附剂主要是 通过其活性的羧基与水溶液中的 重金属离子进展离子交换作用而 吸附重金属离子。PGHyFeO-COOH的吸附性能优 于PGHySnO-COOH。在模拟废 水吸附研究中，这两种吸附剂的 吸附性能受轻金属离子如 M 、Ca2等以与常见的酸根离子如C1

16、 一、SO42 、NO3-等的影响不明显，而重金属离子间的竞争 吸附会使各重金属离子的吸附容 量下降，不过一样化合价，原子 序数越大的竞争性越强。这两种 吸附剂用0.5 mol/L HC1或0.2 mol / L NaC1进展解吸附的效果 很好。K. P. Shubha和 G. N. Manju 研究了温度等因素对吸附性能的影 响，并结合吸附动力学和热力学 理论进展了较为深入的分析，研 究明确粒径越小吸附越快，而吸 附量随温度升高，聚乙烯基缩丁醛吸附剂该吸附过程是吸热过程。2.胶束增强超滤法MEUF, 这是一种将外表活性剂和超滤膜 耦合起来的新技术。目前,胶束增 强超滤使用的外表活性剂主要是

17、有机合成的，如十六烷基氯化吡 啶(CPCI) 1、十二烷基磺酸钠 (SDS) 2、十二烷基苯磺酸钠 (SDBS)、壬基酚聚氧乙烯醚、十 二烷基三甲基溴化铵(CTABr)3、十六烷基三甲基氯化铵(CTA2CI)4、十二醇聚氧乙 烯醚硫酸三乙醇铵(TADPS)、十 六烷基三甲基溴化铵(CTABr)5。3水溶性聚合物络合-超滤处理 重金属废水Michaels6首先于1980年提 出了用大分子络合剂络合-超滤 过程选择性去除水溶液中的重金属离子。据文献7报道以水溶 性聚合物络合溶液中的重金属离 子,然后通过超滤浓缩溶液中的 重金属，以实现对水溶液中微量 重金属的测定、浓缩溶液中的重 金属，以实现对水溶

18、液中微量重 金属的测定。4电化学法处理重金属废电化 学法就用来精练金属或从废弃的 电镀液中回收重金属。5络合-超滤-电解集成技术，为 满足日益严格的环保要求，实现 废水回用和重金属回收，可将以 上提与的几种技术集成起来处理 重金属废水，同时发挥各种技术 的长处。采用络合-超滤-电解集 成技术处理重金金属废水。完毕语：是提高吸附剂吸附性能的有效方 式，且活性氨基比活性羟基更有 利于吸附。引入双硫腙、AlkaliBlue 6B、Cibacron Blue F3GA 等活性化合物都能较大程度地提高 吸附量。故此，选择原本含有活 性氨基、羟基、羧酸基等功能基 团的天然高聚物材料或者将这些 基团尽可能多

19、地引入到聚合物的 骨架上，这是研究和开发新型高 聚物重金属离子吸附剂首先应考 虑的问题。开发芳香族单胺、二 胺或三胺类化合物或聚合物吸附 剂.也是开展方向之一，由此可 能开发出性能优异的重金属离子 吸附剂。参考文献：药物研究所编著，有机微量定量 对高聚物重金属离子吸附剂分析.J纤维素科学与技术.2005 进展适当的化学改性如引入活性2 MarkelsJoh nH,Ly nn Scott,Radk 氨基、羟基、羧酸基等功能基团，eClayt on J.Cross2flowultrafiltratio1 某某大学系中国科学院某某 nof micellarsurfacta ntsolutio nsJ.S eparatio ns,1995,41(9):2058-20663 Wasa nDT,Gi nn ME,ShahDO.Su rfacta ntscie nceseries:Vol.28surfact antsin chemical/processe ngin eeri ng M.New York:MarcelDekker,19