在乙醇胺辅助下ZnO的制备方法及其在水中去除二价重金属（Cu，Pb，Ni）的应用技术

本发明专利技术涉及不同结构的ZnO的制备方法，尤其涉及在乙醇胺辅助下，使不同结构的ZnO能在水中去除二价重金属的制备方法。属于材料制备和分离技术领域。特指以通过简单的热液或溶剂热法添加乙醇胺直接制备具有不同结构和形貌的ZnO产物，并用于对二价重金属(Cu，Pb，Ni)的吸附回收。通过吸附实验研究了此材料的吸附性能。结果表明利用本发明专利技术获得的不同结构的ZnO具有优越的吸附性能。

The preparation of ZnO assisted by ethanolamine and its application to remove two Cu (Pb, Ni) in water

The invention relates to the preparation of different structures of ZnO, in particular to the preparation method of the different structure of ZnO in water to remove two valence heavy metals in water under the aid of ethanolamine. It belongs to the field of material preparation and separation. Specifically, ZnO products with different structures and morphologies were prepared by adding ethanolamine through simple hydrothermal or solvothermal methods, and were used for the adsorption recovery of two valent heavy metals (Cu, Pb, Ni). The adsorption properties of the material were studied by adsorption experiments. The results show that the ZnO with different structures obtained by the invention has excellent adsorption properties.

【技术实现步骤摘要】
在乙醇胺辅助下ZnO的制备方法及其在水中去除二价重金属(Cu，Pb，Ni)的应用
本专利技术涉及ZnO的制备方法，尤其涉及在乙醇胺辅助下，使ZnO能在水中去除二价重金属(Cu，Pb，Ni)的制备方法。属于材料制备和分离

技术介绍
人类活动已经在许多方面向环境引入了许多种类的重金属，特别是Cu(II)，Cr(VI)，Cd(II)，Pb(II)和As(III)，如化石燃料的燃烧，熔炼矿石，工业废水，垃圾填埋场，地下有毒水处理，采矿作业等。这些污染物很容易分散到环境中，易于积聚在生物体内，对生态系统造成各种有害影响。由于重金属的污染受到了很大的关注，其修复技术也有很多。常规技术通常包括应用物理或化学过程从水溶液中去除重金属，包括化学沉淀，反渗透膜过滤，离子交换，吸附，螯合和电化学技术。ZnO作为最常见的金属氧化物之一，在光催化剂，气敏元件，发光二极管，太阳能电池，紫外线传感器，场效应晶体管等生活和工业中得到了广泛的应用。众所周知，ZnO具有各种结构和形貌，如花状，管状，球状，针状，纳米棒，纳米线，晶须，纳米带等，这些对ZnO产品的性能影响很大。尽管如此，ZnO也是一种很有前途的环境修复材料，它的表面有很多官能团，如羟基，这对吸附重金属是必不可少的，可以作为吸附的活性部位。由于吸附过程发生在材料表面因此研究ZnO结构对重金属去除效果的影响具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术是通过简单的热液或溶剂热法添加乙醇胺直接制备具有不同结构和形貌的ZnO产物，并用于对二价重金属(Cu，Pb，Ni)的吸附回收。本专利技术的技术方案是：一种吸附二价重金属(Cu，Pb，Ni)的花状ZnO的制备方法，按以下步骤进行：(1)取一定量二水合乙酸锌(Zn(OAc)2·2H2O)，在室温下分散到去离子水中，超声处理使其形成均匀溶液；(2)然后向步骤(1)制成的溶液中加入乙醇胺(EA)，继续搅拌5-10分钟；(3)取一定量的氢氧化钠(NaOH)溶于去离子水中。将氢氧化钠溶液与步骤(2)制成的溶液在剧烈磁力搅拌下混合，加入聚乙二醇400，搅拌10-15分钟后，将混合物转移到Teflon衬里的不锈钢高压釜中；(4)将高压釜密封并在110-120℃下保持8小时。使体系冷却至室温，过滤白色沉淀，用去离子水洗涤3次，并在50-60℃的烘箱中干燥12小时。其中，步骤(1)所述的二水合乙酸锌(Zn(OAc)2·2H2O)与步骤(3)的氢氧化钠摩尔比为1:2时，制成的ZnO呈现花状；其中当步骤(1)所述的二水合乙酸锌(Zn(OAc)2·2H2O)与步骤(3)的氢氧化钠摩尔比为1:8时，制成的ZnO呈现棒状；其中当步骤(1)所述的二水合乙酸锌(Zn(OAc)2·2H2O)与步骤(3)的氢氧化钠的摩尔比为1:2且将溶剂换成无水乙醇时，制成的ZnO呈现球状。其中步骤(2)所述的乙醇胺(EA)加入到乙酸锌溶液中的量为4.0-5.7mL。其中步骤(3)所述的聚乙二醇400加入量为1.6-2.3mL。上述技术方案中所述的聚乙二醇400，其作为表面活性剂。上述ZnO应用于吸附二价重金属(Cu，Pb，Ni)，具体方法按照下述步骤进行：(1)将Cu(NO3)2·3H2O，Ni(NO3)2·6H2O和Pb(NO3)2分别溶于去离子水中，得到不同浓度的溶液。然后在温度控制在25℃的空气浴中以100转/分的转速搅拌50毫升含有50毫克吸附剂的100毫升锥形瓶中的离子溶液24小时，以建立吸附平衡。为避免ZnO的分解和其他价态的出现，因此，通过滴加NaOH(0.1M)或HNO3(0.1M)溶液将所有溶液的初始pH值调节至5。用原子吸收光谱法(AA240AgilentTechnologies)监测水溶液中金属离子的浓度。通过在吸附过程中以给定的时间间隔测量溶液的金属浓度来进行吸附动力学，并且通过改变重金属离子的初始浓度来获得吸附等温线。上述步骤(1)得出花状ZnO在平衡时去除Cu2+、Ni2+、Pb2+的量分别为19.0、0.6、18.5mg/g，伪二阶模型的理论去除Cu2+、Ni2+、Pb2+的量分别为19.1、0.6、17.8mg/g；上述步骤(1)得出棒状ZnO在平衡时去除Cu2+、Ni2+、Pb2+的量分别为16.4、1.9、19.0mg/g，伪二阶模型的理论去除Cu2+、Ni2+、Pb2+的量分别为16.5、1.8、18.1mg/g；上述步骤(1)得出球状ZnO在平衡时去除Cu2+、Ni2+、Pb2+的量分别为17.9、3.6、18.7mg/g，伪二阶模型的理论去除Cu2+、Ni2+、Pb2+的量分别为17.8、3.4、17.8mg/g；使用伪二阶模型的线性图的相关系数优于伪一阶模型(其值均>0.9)，并且理论和实验Qe值显示出极好的一致性。因此，ZnO吸附重金属是动力学控制的二阶反应而不是一阶过程。上述步骤(1)得出花状ZnO对于Cu2+吸附的饱和吸附量为29.7mg/g，花状ZnO对于Ni2+吸附的相对吸附量为0.08mg/g，花状ZnO对于Pb2+吸附的饱和吸附量为170mg/g；上述步骤(1)得出棒状ZnO对于Cu2+吸附的饱和吸附量为42.4mg/g，棒状ZnO对于Ni2+吸附的相对吸附量为0.092mg/g，棒状ZnO对于Pb2+吸附的饱和吸附量为180mg/g；上述步骤(1)得出球状ZnO对于Cu2+吸附的饱和吸附量为54.3mg/g，球状ZnO对于Ni2+吸附的相对吸附量为0.098mg/g，球状ZnO对于Pb2+吸附的饱和吸附量为164mg/g；不同形状的ZnO对重金属离子的吸附量顺序均为Pb(II)>Cu(II)>Ni(II)。本专利技术的技术优点：(1)通过简单的热液法,添加乙醇胺使用不同的溶剂直接制备具有不同结构的ZnO产物。(2)利用ZnO表面的羟基等官能团作为吸附的活性部位吸附重金属离子。附图说明图1.花状ZnO(a)，棒状ZnO(b)，球状ZnO(c)的FESEM图像图2.花状ZnO(a)，棒状ZnO(b)，球状ZnO(c)的XRD图谱图3.花状ZnO(a)，球形ZnO(b)，棒状ZnO(c)的傅立叶变换红外(FTIR)谱具体实施方式下面结合具体实施实例对本专利技术做进一步说明。(1)根据权利要求书中从属要求(1)进行具体实施实例分析：实施例1：取0.7g(3.2mmol)二水合乙酸锌(Zn(OAc)2·2H2O)，在室温下分散到30mL去离子水中，超声处理使其形成均匀溶液；然后向乙酸锌溶液中加入4.0mL乙醇胺(EA)，继续搅拌5分钟；取0.256g(6.4mmol)的氢氧化钠(NaOH)溶于30mL去离子水中。将上述两个体系在剧烈磁力搅拌下混合，加入1.6mL聚乙二醇400，搅拌10分钟后，将混合物转移到Teflon衬里的不锈钢高压釜中；将高压釜密封并在110℃下保持8小时。使体系冷却至室温，过滤白色沉淀，用去离子水洗涤3次，并在50-60℃的烘箱中干燥12小时。实施例2：取0.878g(4mmol)二水合乙酸锌(Zn(OAc)2·2H2O)，在室温下分散到30mL去离子水中，超声处理使其形成均匀溶液；然后向乙酸锌溶液中加入5.0mL乙醇胺(EA)，继续搅拌5分钟；取0.32g(8mmol)的氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于吸附二价重金属(Cu，Pb，Ni)的ZnO的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)取一定量二水合乙酸锌(Zn(OAc)2·2H2O)，在室温下分散到去离子水中，超声处理使其形成均匀溶液；(2)然后向步骤(1)制成的溶液中加入乙醇胺(EA)，继续搅拌5‑10分钟；(3)取一定量的氢氧化钠(NaOH)溶于去离子水中。将氢氧化钠溶液与步骤(2)制成的溶液在剧烈磁力搅拌下混合，加入聚乙二醇400，搅拌10‑15分钟后，将混合物转移到Teflon衬里的不锈钢高压釜中；(4)将高压釜密封并在110‑120℃下保持8小时。使体系冷却至室温，过滤白色沉淀，用去离子水洗涤3次，并在50‑60℃的烘箱中干燥12小时。

【技术特征摘要】
1.用于吸附二价重金属(Cu，Pb，Ni)的ZnO的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)取一定量二水合乙酸锌(Zn(OAc)2·2H2O)，在室温下分散到去离子水中，超声处理使其形成均匀溶液；(2)然后向步骤(1)制成的溶液中加入乙醇胺(EA)，继续搅拌5-10分钟；(3)取一定量的氢氧化钠(NaOH)溶于去离子水中。将氢氧化钠溶液与步骤(2)制成的溶液在剧烈磁力搅拌下混合，加入聚乙二醇400，搅拌10-15分钟后，将混合物转移到Teflon衬里的不锈钢高压釜中；(4)将高压釜密封并在110-120℃下保持8小时。使体系冷却至室温，过滤白色沉淀，用去离子水洗涤3次，并在50-60℃的烘箱中干燥12小时。2.根据权利要求1所述的用于吸附二价重金属(Cu，Pb，Ni)的ZnO的制备方法，其特征在于：(1)当...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雨哲，卞婷婷，谷军军，张奕，郑旭东，李忠玉，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32