一种重金属吸附剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤一、将葡萄糖溶解于表面活性剂的水溶液中，水热反应得到纳米碳球；步骤二、将步骤一得到的纳米碳球，分散于铁盐溶液中，调节pH，恒温搅拌0.5～2h，反应完毕后通过磁铁分离、去离子水洗涤得到磁性纳米碳球；步骤三、将步骤二中的磁性纳米碳球，分散于三羟甲基氨基甲烷与盐酸多巴胺的混合溶液中，室温下匀速搅拌4～12h，反应完毕后过滤、去离子水洗涤，得到重金属吸附剂；本发明专利技术可广泛应用在环保等领域。

A heavy metal adsorbent and its preparation method and Application

The invention discloses a preparation method of heavy metal adsorbent, which is characterized by the following steps: step 1, dissolving glucose in aqueous solution of surfactant, hydrothermal reaction to obtain nano-carbon spheres; step 2, dispersing nano-carbon spheres obtained in step 1 in iron salt solution, adjusting pH, stirring at constant temperature for 0.5-2 hours, and separating them by magnet after reaction. Step 3: Disperse the magnetic nanospheres in the mixed solution of trimethylol aminomethane and dopamine hydrochloride, stir for 4-12 hours at room temperature, filter after reaction and wash with deionized water to obtain heavy metal adsorbent; The invention can be widely used in environmental protection and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种重金属吸附剂及其制备方法和用途
本专利技术涉及吸附剂，具体涉及一种重金属吸附剂及其制备方法和用途。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，在矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等许多工业生产过程中都产生大量重金属废水。重金属污染已影响人们的生活环境，威胁着人类的生存，因此，一直以来有关重金属离子废水的处理备受国内外环境工程领域工作者的关注。目前处理重金属废水的方法有吸附法、化学沉淀法、离子交换法、生物吸附法、电化学法、电解法、膜分离法。吸附法利用具有高比表面积结构或者特殊官能基团的吸附材料对水中重金属离子进行吸附，具有高效、节能、可循环、利用、环保等特点，被认为是去除水中重金属最有应用前景的方法，而吸附法核心在于研发高性能的重金属吸附剂。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提出了一种重金属吸附剂及其制备方法和用途。本专利技术的技术方案是：一种重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤一、将葡萄糖溶解于表面活性剂的水溶液中，水热反应得到纳米碳球；该步骤中葡萄糖为碳源，表面活性剂主要起分散与形成纳米胶束作用。步骤二、将步骤一得到的纳米碳球，分散于铁盐溶液中，调节pH，恒温搅拌0.5～2h，反应完毕后通过磁铁分离、去离子水洗涤得到磁性纳米碳球。步骤三、向步骤二中的磁性纳米碳球，分散于三羟甲基氨基甲烷与盐酸多巴胺的混合溶液中，室温下匀速搅拌4～12h，反应完毕后过滤、去离子水洗涤，得到具有强磁性及高效吸附性能的重金属吸附剂。该步骤三中，三羟甲基氨基甲烷为反应体系pH缓冲剂及助溶剂，盐酸多巴胺为吸附剂活性基团的主要供体。根据本专利技术所述的重金属吸附剂的制备方法的优选方案，步骤一中表面活性剂为十二烷基磺酸盐、醇醚硫酸盐或乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸盐，表面活性剂的水溶液浓度为0.05～1wt％。根据本专利技术所述的重金属吸附剂的制备方法的优选方案，步骤二所述的铁盐溶液，为FeCl3与FeCl2的混合溶液，FeCl3与FeCl2的摩尔比为1:0.5～1:5，溶液pH值为2～7。根据本专利技术所述的重金属吸附剂的制备方法的优选方案，盐酸多巴胺与三羟甲基氨基甲烷比为1:1～1:5。根据本专利技术所述的重金属吸附剂的制备方法的优选方案，步骤二中调节pH，具体为采用0.4mol/L的氨水溶液进行调节，调节至溶液pH值为：9～12。根据本专利技术所述制备方法制备得到的重金属吸附剂。利用本专利技术所述的重金属吸附剂应用于污水处理中吸附重金属污染物。本专利技术采用多级制备方法，以纳米碳球作为基底物质，然后在纳米碳球表面修饰两种物质，一个是具有磁性的铁化合物，一个是具有大量羟基的聚多巴胺；磁性铁化合物为吸附剂提供磁性，以方便吸附剂在使用后的回收分离；聚多巴胺提供的羟基的活性基团可以捕捉溶液中的重金属，达到重金属吸附的作用。本专利技术所述的一种重金属吸附剂及其制备方法和用途的有益效果是：本专利技术所制备的吸附剂具有比表面积大，分散性好，表面活性位点多，吸附效率高，易于回收的特点。制备的吸附剂为纳米级球状结构，有良好的磁性，其表面具有大量羟基与胺基，可有效吸附水质或土壤重金属离子污染，具有良好的经济、环境效益，在污水治理中具有广泛的市场前景。附图说明图1是本专利技术所述的一种重金属吸附剂制备方法的流程示意图。图2是吸附剂在显微镜下的纳米级球状结构图。具体实施方式下面结合附图和具体实施实例对本专利技术的技术方案进行进一步详细的说明。但应该指出，本专利技术的实施不限于以下的实施方式。实施例1将5g葡萄糖溶解于100mL含0.05wt％的十二烷基磺酸钠水溶液，在120℃下，水热反应12h。反应结束后反应釜自然冷却至室温，以孔径为45μm的滤膜抽滤，去离子水洗涤，烘干得到4.85克灰黑色纳米碳球。将0.5克纳米碳球，分散于100mL，pH为4，FeCl3/FeCl2的摩尔比为1:0.5的水溶液中，缓慢滴加0.4mol/L的氨水，至溶液pH为9，恒温70℃，以300r/min转速搅拌2h。反应完毕后通过磁铁分离、去离子水洗涤得到磁性纳米碳球。将0.5克磁性纳米碳球分散于100mL去离子水中，投加200mg质量比为1:1的盐酸多巴胺与三羟甲基氨基甲烷的混合溶液，室温下以300r/min转速搅拌12h。过滤洗涤得到具有强磁性及高效吸附性能的重金属吸附剂。实施例2将5g葡萄糖溶解于100mL含0.3wt％的乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸钠水溶液，在150℃下，水热反应8h。反应结束后反应釜自然冷却至室温，以孔径为45μm的滤膜抽滤，去离子水洗涤，烘干得到4.16g灰黑色纳米碳球。将0.5g纳米碳球，分散于100mL，pH为3，FeCl3/FeCl2的摩尔比为1:1的水溶液中，缓慢滴加0.4mol/L的氨水，至溶液pH为10，恒温75℃，以300r/min转速搅拌2h。反应完毕后通过磁铁分离、去离子水洗涤得到磁性纳米碳球。将0.5g磁性纳米碳球分散于100mL去离子水中，投加200mg质量比为1:1的盐酸多巴胺与三羟甲基氨基甲烷，室温下以400r/min转速搅拌10h。过滤洗涤得到具有强磁性及高效吸附性能的重金属吸附剂。实施例3：将5g葡萄糖溶解于100mL含1wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶液，在180℃下，水热反应12h。反应结束后反应釜自然冷却至室温，以孔径为45μm的滤膜抽滤，去离子水洗涤，烘干得到3.85g灰黑色纳米碳球。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠属于醇醚硫酸盐。将0.5g纳米碳球，分散于100mL，pH为3，FeCl3/FeCl2的摩尔比为1:2的水溶液中，缓慢滴加0.4mol/L的氨水，至溶液pH为11，恒温80℃，以300r/min转速搅拌1h。反应完毕后通过磁铁分离、去离子水洗涤得到磁性纳米碳球。将0.5g磁性纳米碳球分散于100mL去离子水中，投加200mg质量比为1:2的盐酸多巴胺与三羟甲基氨基甲烷，室温下以400r/min转速搅拌8h。过滤洗涤得到具有强磁性及高效吸附性能的重金属吸附剂。实施例4将5g葡萄糖溶解于100mL含1wt％的十二烷基磺酸钠水溶液，在180℃下，水热反应12h。反应结束后反应釜自然冷却至室温，以孔径为45μm的滤膜抽滤，去离子水洗涤，烘干得到4.71g灰黑色纳米碳球。将0.5g纳米碳球，分散于100mL，pH为5，FeCl3/FeCl2的摩尔比为1:3的水溶液中，缓慢滴加0.4mol/L的氨水，至溶液pH为11，恒温85℃，以300r/min转速搅拌0.5h。反应完毕后通过磁铁分离、去离子水洗涤得到磁性纳米碳球。将0.5g磁性纳米碳球分散于100mL去离子水中，投加200mg质量比为1:3的盐酸多巴胺与三羟甲基氨基甲烷，室温下以600r/min转速搅拌6h。过滤洗涤得到具有强磁性及高效吸附性能的重金属吸附剂。实施例5将5g葡萄糖溶解于100mL含1wt％的乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸钠水溶液，在220℃下，水热反应24h。反应结束后反应釜自然冷却至室温，以孔径为45μm的滤膜抽滤，去离子水洗涤，烘干得到4.58g灰黑色纳米碳球。将0.5g纳米碳球，分散于100mL，pH为7，FeCl3/FeCl2的摩尔比为1:5的水溶液中，缓慢滴加0.4mol/L的氨水，至溶液pH为12，恒温95℃，以300r/min转速搅拌2h。反应完毕后通过磁铁分离、去离子水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤一、将葡萄糖溶解于表面活性剂的水溶液中，水热反应得到纳米碳球；步骤二、将步骤一得到的纳米碳球，分散于铁盐溶液中，调节pH，恒温搅拌0.5～2h，反应完毕后通过磁铁分离、去离子水洗涤得到磁性纳米碳球；步骤三、向步骤二中的磁性纳米碳球，分散于三羟甲基氨基甲烷与盐酸多巴胺的混合溶液中，室温下匀速搅拌4～12h，反应完毕后过滤、去离子水洗涤，得到重金属吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤一、将葡萄糖溶解于表面活性剂的水溶液中，水热反应得到纳米碳球；步骤二、将步骤一得到的纳米碳球，分散于铁盐溶液中，调节pH，恒温搅拌0.5～2h，反应完毕后通过磁铁分离、去离子水洗涤得到磁性纳米碳球；步骤三、向步骤二中的磁性纳米碳球，分散于三羟甲基氨基甲烷与盐酸多巴胺的混合溶液中，室温下匀速搅拌4～12h，反应完毕后过滤、去离子水洗涤，得到重金属吸附剂。2.根据权利要求1所述的重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤一中表面活性剂为十二烷基磺酸盐、醇醚硫酸盐或乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸盐，表面活性剂的水溶液浓度为0.05～1wt...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟登杰，王文彦，曾思静，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50