專利名稱：一種水體重金屬離子吸附劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機材料和水處理技術(shù)中的重金屬去除領(lǐng)域，具體說是涉及一種水體重金屬離子吸附劑的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人類社會對重金屬資源需求量迅速增長，在生產(chǎn)、加工和使用過程中產(chǎn)生大 量含重金屬的廢水，如工礦企業(yè)、冶金、化工、電池制造業(yè)、電鍍等多種工業(yè)行業(yè)的生產(chǎn)廢水 都含有重金屬，排放到水體引起水質(zhì)的污染。重金屬在水中、土壤中不能被分解，且易形成 食物鏈傳遞，重金屬進入人體后易造成積累和中毒。與其他毒素結(jié)合可生成毒素更大的有 機物。如水俁病和骨痛病就是由于含汞和含鎘廢水污染所致。因此，重金屬污染物的處理 成為一個國內(nèi)外環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點。目前，常用的去除水中重金屬的方法有化學沉淀法、電化學法、氧化還原法、膜分 離法、離子交換法和吸附法等。研究表明，上述處理方法分別存在一定的局限，如去除效果 不理想、能耗高、工藝復雜、造成二次污染或膜材料易受污染等，而吸附法具有操作簡單、能 耗低、成本低、無二次污染而且能夠回收重金屬等優(yōu)點，特別適用于處理含重金屬離子的廢 水，也是目前應用最為廣泛的方法之一。吸附法是利用多孔性的固體物質(zhì)，使水中的一種或多種物質(zhì)被吸附在固體表面而 除去的方法。在不同的吸附劑中，活性炭吸附量和去除率均較大，是理想的吸附材料。但是 活性炭價格比較貴，限制了它廣泛的使用。所以研制開發(fā)價格低廉、制備簡單、去除率高、易 再生的吸附劑成為國內(nèi)外研究的熱點。吸附劑的官能團很大程度上決定了該吸附劑吸附重金屬離子的能力，根據(jù) Pearson的軟酸軟堿理論，重金屬離子與含有電負性的配位基團形成絡合物。含硫的基團可 以與重金屬(如Hg，Ag, Au, Cd和Zn)形成穩(wěn)定的絡合物。納米材料具有一系列新異的 物理化學特性和優(yōu)于傳統(tǒng)材料的特殊性能，其對許多金屬離子具有很強的吸附能力，并且 在較短的時間內(nèi)即可達到吸附平衡；同時，由于其比表面積大，因而相對于一般的吸附材料 有更大的吸附容量。有報道用納米二氧化鈦吸附重金屬離子，不僅飽和吸附量較小，而且成 本較高。含巰基的化合物對某些重金屬離子有很強的螯合作用，用含巰基化合物改性納米 二氧化鈦的報道較少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種生產(chǎn)成本 低、生產(chǎn)工藝簡單、適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的水體重金屬離子吸附劑的制備方法。利用該方 法制得的吸附材料比表面積大、對去除重金屬離子具有顯著的效果。本發(fā)明的目的可通過下述技術(shù)措施來實現(xiàn)
本發(fā)明的水體重金屬離子吸附劑的制備方法包括下述步驟
取四氯化鈦為原料，按質(zhì)量比四氯化鈦水=1 :0.4 25比例取水，按質(zhì)量比四氯化鈦硫脲=1:0. 2 5比例取硫脲，并將所取質(zhì)量比的水和硫脲加入到四氯化鈦中，用氨水 調(diào)節(jié)pH為1 9，低速攪拌1 IOh ；然后在100 105°C的條件下烘干；之后再在150 1000°C下灼燒，即可得硫改性納米二氧化鈦吸附材料(摻雜物為含硫的物質(zhì))。本發(fā)明中所述四氯化鈦水的優(yōu)選比值=1 1 10，所述四氯化鈦硫脲的優(yōu)選比 {t =1:0. 5 3。本發(fā)明的有益效果如下
(1)本發(fā)明采用無機四氯化鈦為原料，通過硫脲改性，原料易得，將產(chǎn)生的氯化銨回收， 無污染。(2)本發(fā)明采用直接灼燒法，工藝簡單，工序短。(3)本發(fā)明低溫即可得到對重金屬去除率高的吸附材料。(4)適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。


圖1為煅燒溫度為150、300、400、500°C樣品的紅外光譜圖。圖2為不同硫脲加入量所得樣品的紅外光譜圖。圖3為實施例3樣品的掃描電鏡光譜圖。圖4為實施例3樣品的EDS元素能譜圖
圖5為吸附劑效果中對不同濃度的六價鉻吸附效果圖。圖6為吸附劑效果中對不同濃度的二價銅吸附效果圖。圖7為吸附劑效果中不同吸附劑投加量對二價鉛的吸附效果圖。
具體實施例方式本發(fā)明以下將結(jié)合實施例作進一步描述 實施例1
取四氯化鈦5 mL，用10 mL蒸餾水溶解，然后加入硫脲5克，用氨水調(diào)節(jié)pH為3，低速 攪拌5h ；然后在100 105°C的條件下烘干；之后再在馬福爐中在150°C的條件下煅燒，得 到黃色粉末，即可得硫改性納米二氧化鈦吸附材料。實施例2:
取四氯化鈦5 mL，用10 mL蒸餾水溶解，然后加入硫脲10克，用氨水調(diào)節(jié)pH為5，低速 攪拌8h ；然后在100 105°C的條件下烘干；之后再在180°C的條件下在馬福爐中煅燒，即 可得相應的硫改性納米二氧化鈦吸附材料。實施例3
取四氯化鈦5mL，用10 mL蒸餾水溶解，然后加入硫脲15克，用氨水調(diào)節(jié)pH為7，低速 攪拌8h ；然后在100 105°C的條件下烘干；之后再在150°C的條件下在馬福爐中煅燒，即 可得相應的硫改性納米二氧化鈦吸附材料。實施例4
取四氯化鈦15mL，用25 mL蒸餾水溶解，然后加入硫脲20克，用氨水調(diào)節(jié)pH為2，低速 攪拌8h ；然后在100 105°C的條件下烘干；之后再在300°C的條件下在馬福爐中煅燒，即可得相應的硫改性納米二氧化鈦吸附材料。實施例5
取四氯化鈦10mL，用15 m L蒸餾水溶解，然后加入硫脲10克，用氨水調(diào)節(jié)pH為6，低速 攪拌8h ；然后在100 105°C的條件下烘干；之后再在400°C的條件下在馬福爐中煅燒，即 可得相應的硫改性納米二氧化鈦吸附材料。本發(fā)明的方法所得吸附劑使用方法及效果如下
a、將制備的吸附劑用以去除溶液中的六價鉻，向錐形瓶中加入初始濃度為10、25、50、 75、100、200、400mg/L的六價鉻溶液IOml，吸附劑投加量為50mg，振蕩時間為2h，振蕩后，離 心測定濾液中重金屬離子的濃度，得到材料對小于50mg/L六價鉻的吸附去除率可達95%以 上。b、將制備的吸附劑用以去除溶液中的二價銅，向錐形瓶中加入初始濃度為50、 75、100、200、400、600、800、1000mg/L的二價銅溶液10ml，吸附劑投加量為40mg，振蕩時間 為4h，振蕩后，離心測定濾液中重金屬離子的濃度，得到材料對濃度小于200mg/L 二價銅的 吸附去除率可達95%以上。C、將制備的吸附劑用以去除溶液中的二價鉛，向錐形瓶中加入初始濃度為IOOmg/ L的二價鉛溶液IOml，吸附劑投加量分別為5、10、20、40、80、160mg,振蕩時間為4h，振蕩后， 離心測定濾液中重金屬離子的濃度，得到材料投加量大于80mg時，吸附去除率可達95%以 上。
權(quán)利要求
一種水體重金屬離子吸附劑的制備方法，其特征在于所述制備方法包括下述步驟取四氯化鈦為原料，按質(zhì)量比四氯化鈦∶水=10.4～25比例取水，按質(zhì)量比四氯化鈦硫脲=1:0.2～5比例取硫脲，并將所取質(zhì)量比的水和硫脲加入到四氯化鈦中，用氨水調(diào)節(jié)pH為1～9，低速攪拌1～10h；然后在100～105℃的條件下烘干；之后再在150～1000℃下灼燒，即可得硫改性納米二氧化鈦吸附材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體重金屬離子吸附劑的制備方法，其特征在于所述四氯 化鈦水=1 :1 10，所述四氯化鈦硫脲=1:0. 5 3。
全文摘要
一種水體重金屬離子吸附劑的制備方法，其特征在于所述制備方法包括下述步驟取四氯化鈦為原料，按質(zhì)量比四氯化鈦∶水=10.4～25比例取水，按質(zhì)量比四氯化鈦硫脲=1:0.2～5比例取硫脲，并將所取質(zhì)量比的水和硫脲加入到四氯化鈦中，用氨水調(diào)節(jié)pH為1～9，低速攪拌1～10h；然后在100～105℃的條件下烘干；之后再在150～1000℃下灼燒，即可得硫改性納米二氧化鈦吸附材料。利用該方法制得的吸附材料比表面積大、對去除水中重金屬離子具有顯著的效果。
文檔編號B01J20/30GK101954268SQ20101050091
公開日2011年1月26日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者萬東錦, 方寶玲, 李申, 李道榮, 段素華, 王霞, 謝玲玲, 鐘崇林 申請人:河南工業(yè)大學