一种麦田土壤中碳酸镉吸附材料、制备及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种麦田土壤中碳酸镉的吸附材料、制备方法及其应用，所述的方法具体是：包括将氮乙基吡啶谷氨酸盐：丁二酸钠：聚丙烯酰胺‑L‑亮氨酸接枝螯合凝胶混合后灼烧得到；所述灼烧的温度为120～170℃；氮乙基吡啶谷氨酸盐：丁二酸钠：聚丙烯酰胺‑L‑亮氨酸接枝螯合凝胶的质量比为1:7:2。本发明专利技术制备该吸附材料方法快速便捷，制备时采用特殊离子液体、盐和接枝螯合凝胶，所制得的吸附材料具有很高的靶向性和捕集效率，该方法对麦田土壤中碳酸镉的渗透率可达98.9％。具有线性范围宽，检出限低，相对标准偏差较小，能满足国家对于麦田土壤中碳酸镉的检出要求。

【技术实现步骤摘要】
一种麦田土壤中碳酸镉吸附材料、制备及应用
本专利技术属于环境科学与工程领域，具体涉及一种麦田土壤中碳酸镉吸附材料、制备及应用。
技术介绍
农田土壤镉污染引起的农产品安全问题备受关注，在当前中国耕地资源紧缺背景下，如何保障中低浓度镉污染农田土壤的安全利用是研究热点也是难点。尽管近几十年来国内外学者已经通过物理、化学、生物和化学-生物联合等技术修复镉污染农田土壤，并取得一系列研究成果，部分还在生产上得以推广实施，但由于土壤本身的复杂性加之作物对生长环境的强烈依赖性等主要因素导致上述部分研究成果无法在真实环境或者大范围内应用。此外，农田生态系统极易受到环境和人为因素的影响，因此无论基于物理、化学还是生物方法的镉生物有效性调控技术都无法持久，环境因子的波动很有可能会导致镉形态的转变，从而影响作物镉吸收、累积过程。小麦是三大谷物之一，几乎全作食用，仅约有六分之一作为饲料使用。麦田土壤中的镉污染不容忽视。目前对土壤中碳酸镉的去除通常用不同生物质炭原料(毛竹粉、稻草)进行吸附，但生物质炭原料对碳酸镉的特异性吸附能力不强，吸附率并不高。离子液体双水相作为近几年来出现的一种新型绿色分离体系，其本身具有毒性小，不可燃、不挥发、不易氧化等性质。到目前为止，关于离子液体双水相体系作为渗透体系的数据资料还较为缺乏，同时，关于离子液体渗透碳酸镉还没见报道，因此对该体系的研究具有深远的影响。
技术实现思路
针对现有的麦田土壤中的碳酸镉的检测分析方法中存在检测时间长、灵敏度较低、操作复杂、稳定性差等缺点，本专利技术的目的在于提供一种麦田土壤中碳酸镉吸附材料、制备及应用，该材料可以大大提高麦田土壤中碳酸镉的捕捉效率，同时具有线性范围宽，检出限低，相对标准偏差较小的特点。为了实现上述任务，本专利技术采取如下技术解决方案：一种麦田土壤中碳酸镉吸附材料的制备方法，包括将氮乙基吡啶谷氨酸盐：丁二酸钠：聚丙烯酰胺-L-亮氨酸接枝螯合凝胶混合后灼烧得到；所述灼烧的温度为120～170℃；氮乙基吡啶谷氨酸盐：丁二酸钠：聚丙烯酰胺-L-亮氨酸接枝螯合凝胶的质量比为1:7:2。可选的，所述灼烧的时间为2h，灼烧后得到粉末状颗粒物；然后将粉末状颗粒物经真空干燥后得到所述的麦田土壤中碳酸镉吸附材料。可选的，所述的真空干燥的温度为20～40℃，真空干燥的时间为24～48h。可选的，所述的方法具体是：将丁二酸钠与氮乙基吡啶谷氨酸盐混合得到双水相萃取体系，再在双水相萃取体系中加入聚丙烯酰胺-L-亮氨酸接枝螯合凝胶得到凝胶混合物，凝胶混合物灼烧得到粉末状颗粒物；然后将粉末状颗粒物经真空干燥后得到所述的麦田土壤中碳酸镉吸附材料。一种麦田土壤中碳酸镉吸附材料，该吸附材料采用本专利技术所述的制备方法制备得到。本专利技术所述的麦田土壤中碳酸镉吸附材料用于麦田土壤中碳酸镉吸附的应用。可选的，具体采用本专利技术的麦田土壤中碳酸镉吸附材料用于麦田土壤中碳酸镉吸附的方法包括：将待吸附土壤与吸附材料混合，按质量百分数计，土壤中吸附材料的添加量为0.5％。与现有技术相比，本专利技术的优点为：本专利技术吸附材料制备方法快速便捷，制备时采用特殊离子液体、盐和接枝螯合凝胶，所制得丝状活性吸附材料具有很高的靶向性和捕集效率，该方法对麦田土壤中碳酸镉的渗透率可达98.9％，具有线性范围宽，检出限低，相对标准偏差较小，能满足国家对于麦田土壤中碳酸镉的检出要求。附图说明图1为实施例1制备得到的麦田土壤中碳酸镉吸附材料的电镜照片；图2为实施例8制备得到的麦田土壤中碳酸镉吸附材料的电镜照片；图3为实施例9制备得到的麦田土壤中碳酸镉吸附材料的电镜照片；以下结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步解释说明。具体实施方式本专利技术麦田土壤中碳酸镉吸附材料的制备方法快速便捷，制备时采用特殊离子液体、盐和接枝螯合凝胶，所制得丝状活性吸附材料具有很高的靶向性和捕集效率，该方法对麦田土壤中碳酸镉的渗透率可达98.9％，具有线性范围宽，检出限低，相对标准偏差较小，具体为，氮乙基吡啶谷氨酸盐：丁二酸钠：聚丙烯酰胺-L-亮氨酸接枝螯合凝胶的质量比为7:2:1具体的配制过程可以为：将12份质量分数为29％的离子液体[EPy]GLU和58份质量分数为14％的C4H4Na2O4混合均匀，得到双水相萃取体系，再加入30份质量分数为45％L-leu-PAM-Gel得到凝胶状混合物，将上述凝胶状混合物在120～170℃下灼烧两小时(得到粉末状颗粒)，然后将其储存于20～40℃的真空干燥箱内静置24～48小时，制得该吸附材料。氮乙基吡啶谷氨酸盐([EPy]GLU)：上海成捷化学有限公司聚丙烯酰胺-L-亮氨酸接枝螯合凝胶(L-leu-PAM-Gel)：以聚丙烯酰胺凝胶(PAM-Gel，巩义市豫润海源净水材料有限公司)为骨架,亮氨酸(河南科伦药业有限公司)为接枝螯合剂,在甲醛参与下,依据Mannich反应,制得螯合基团接枝凝胶；麦田土壤中碳酸镉的具体捕获方法为：将待吸附土壤与吸附材料混合，按质量百分数计，土壤中吸附材料的添加量为0.5％。为了实现提高麦田土壤中碳酸镉的捕获效率的目的，本专利技术设计了一系列实验以得到较优的工艺参数：实施例1：将12份质量分数为29％的离子液体[EPy]GLU和58份质量分数为14％的C4H4Na2O4混合均匀，得到双水相萃取体系，再加入30份质量分数为45％L-leu-PAM-Gel得到凝胶状混合物，将上述凝胶状混合物在170℃下灼烧两小时，然后将其储存于40℃的真空干燥箱内静置48小时，制得该吸附材料。将待吸附土壤与吸附材料混合，按质量百分数计，土壤中吸附材料的添加量为0.5％。记录捕获前后目标物的渗透率见表一。实施例2：本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的离子液体种类不同，本实施例中将离子液体改为[BPy]BF4(二吡啶四氟硼酸盐)，其余条件不变，记录捕获前后目标物的渗透率见表一。实施例3：本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的离子液体种类不同，本实施例中将离子液体改为[EPy]BF4(乙基吡啶四氟硼酸盐)，其余条件不变，记录捕获前后目标物的渗透率见表一。由上述实施例及表一可以看出，改变了吸附材料中离子液体的成分，用于分离麦田土壤中碳酸镉的渗透率分别为98.9％、85.7％，74.1％，所以使用[EPy]GLU作为离子液体时对麦田土壤中碳酸镉的渗透率最大，渗透效果最好。实施例4：本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的条件不同，本实施例中的盐改为CH3COONa，其余条件不变，记录捕获前后目标物的渗透率见表一。实施例5：本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的条件不同，本实施例中的盐改为Na2SO4，其余条件不变，记录捕获前后目标物的渗透率见表一。由上述实施例和表一可以看出，改变盐的种类，用于分离麦田土壤中碳酸镉的渗透率分别为98.9％、56.8％、40.7％，所以使用C4H4Na2O4时麦田土壤中碳酸镉的渗透率最大，渗透效果最好。实施例6：本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的条件不同，本实施例中的离子液体的质量分数改为10％，其余条件不变,记录捕获前后目标物的渗透率见表一。实施例7：本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的条件不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种麦田土壤中碳酸镉吸附材料的制备方法，其特征在于，包括将氮乙基吡啶谷氨酸盐：丁二酸钠：聚丙烯酰胺‑L‑亮氨酸接枝螯合凝胶混合后灼烧得到；所述灼烧的温度为120～170℃；氮乙基吡啶谷氨酸盐：丁二酸钠：聚丙烯酰胺‑L‑亮氨酸接枝螯合凝胶的质量比为1:7:2。

【技术特征摘要】
1.一种麦田土壤中碳酸镉吸附材料的制备方法，其特征在于，包括将氮乙基吡啶谷氨酸盐：丁二酸钠：聚丙烯酰胺-L-亮氨酸接枝螯合凝胶混合后灼烧得到；所述灼烧的温度为120～170℃；氮乙基吡啶谷氨酸盐：丁二酸钠：聚丙烯酰胺-L-亮氨酸接枝螯合凝胶的质量比为1:7:2。2.根据权利要求1所述的麦田土壤中碳酸镉吸附材料的制备方法，其特征在于，所述灼烧的时间为2h，灼烧后得到粉末状颗粒物；然后将粉末状颗粒物经真空干燥后得到所述的麦田土壤中碳酸镉吸附材料。3.根据权利要求2所述的麦田土壤中碳酸镉吸附材料的制备方法，其特征在于，所述的真空干燥的温度为20～40℃，真空干燥的时间为24～48h。4.根据权利要求1、2或3所述的麦田土壤中碳酸镉吸附材...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇亮，宗宇寒，张楠，徐帅，朱棋，马天培，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61