本发明专利技术公开了一种用于溶液中高效选择性去除铅离子的磷酸盐材料，所述材料含有可与铅离子进行交换的锶或(和)钡离子，交换后生成更稳定的磷酸铅类物质，从而达到固定铅离子的效果。该材料在溶液中对铅离子的饱和吸附量显著高于现有报道，且在有干扰离子如锌离子、铜离子、砷离子、铬离子、铁离子、镉离子的存在下，即使是去除非常低浓度的铅离子也是有选择性的。另外，其去除铅的性能受温度和溶液pH的影响不大，操作方便，实用性强，是一种新颖的、优良的选择性去除铅离子的材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及溶液中重金属离子去除的领域，具体涉及一种高效的、可与铅离子进行选择性离子交换的磷酸盐材料。
技术介绍
用离子交换方法去除溶液中铅离子在重金属离子去除的
中是已知的技术。目前，已经有一些采用含磷酸盐的天然材料用于去除铅离子的报道，如用碳氟磷灰石(公开号为CN1201719A的中国专利申请)、硫酸铝改性的高岭土(公开号为 CN101543767A 的中国专利申请)、自然磷酸盐(Hydrometallurgy 81 (2006) 219-225， Journal of Hazardous Materials Bl19(2005)183-188, Environmental Pollution 131(2004)435-444)等。这些材料廉价易得，在一个最优化的pH值和温度下可以对铅离子进行去除。然而这些材料以天然材料为主，因杂质含量较多，致使有效吸附成分含量较低， 从而导致饱和吸附量受到了一定限制，需要大量材料才能处理少量铅离子，并且容易产生大量污泥。因此，人工合成较高纯度的磷酸盐用于去除溶液中的铅离子受到了越来越多的关注。如公开号为CN101112994A的中国专利申请中公开的水热合成的含氟磷酸钛铝钠盐，因具有较好的形貌和纯度，在酸性条件下可以有效的与氢离子、铅离子进行交换，具有对锂离子的选择性。Caltl (PO4)6 (OH) (Environ. Sci. Technol. 1994,28,1219-1228), BaHAp (Colloids and Surfaces A :Physicochemical and Engineering Aspects 169 (2000) 17-26)以及 Sr10 (PO4) 6 (OH) (J. Chem. Soc.，Faraday Trans.，1996，92 (21)，4305-4310)等磷酸盐类材料也表现出了对铅离子的选择性去除以及较好的离子交换效果，但是其最优的去除性能在一定程度上受制于温度和溶液pH，且其离子交换原子比(如HVSr = 0. 507,Pb/Ca = 0. 113， Pb/Ba = 0. 137)和其对铅离子的选择性都有待进一步提高。用锶离子作为与铅离子进行交换的材料已经被阿兰哈利基等人报道，如公开号为CN86100839A的中国专利申请中公开的一种含铅离子液体的离子交换除铅离子方法， 其优选的材料是硅灰石和天青石，主要含硫酸锶或者硅酸锶，35小时后的饱和吸附量为 7. 5ang/g，吸附量较低。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料，具有粒径小、较大的比表面积、反应活性位点多、纯度高等特点。一种高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料，包括用于与铅离子进行离子交换的金属阳离子和磷酸根类阴离子。所述的金属阳离子优选为Sr2+、Ba2+中的一种或两种。锶离子和钡离子与铅离子具有类似的离子半径和电荷，可以与铅离子进行离子交换，继而产生与本专利技术磷酸盐材料本身相比更稳定的铅磷酸类沉淀，从而达到固定铅离子的效果。所述的磷酸根类阴离子为含有磷酸根的阴离子，优选为磷酸根、磷酸氢根、焦磷酸根、羟基磷酸根中的一种或两种以上。所述的磷酸盐材料进一步可优选为Sr5(PO4) 3 (OH)、Sr3 (PO4)2, SrHPO4, Ba3 (PO4)2, BaHPO4, Ba2.5Sr0 5(PO4)2, Sr2P2O7 · 50H20 中的一种或者两种以上。所述的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料的制备方法，包括以下步骤(1)将所述金属阳离子的可溶性金属盐溶解于水中，混合均勻得到溶液；或者，将所述金属阳离子的可溶性金属盐溶解于水中，加入表面活性剂，混合均勻得到溶液；(2)将含磷酸根的可溶性盐溶解于水中，得到含磷酸根的可溶性盐水溶液，向步骤 (1)得到的溶液中滴加含磷酸根的可溶性盐水溶液，反应后再经过离心或者过滤，固体产物经洗涤、干燥得到磷酸盐材料。为了减少普通水中含量的微量离子对本专利技术制备的磷酸盐材料产生影响，本专利技术制备方法中的水优选为去离子水。所述的可溶性金属盐与含磷酸根的可溶性盐的用量并没有严格的限定，一般根据所需制备的磷酸盐材料中金属阳离子与磷酸根的摩尔配比来计算原料性金属盐与含磷酸根的可溶性盐的用量，也可某一原料过量，保证产物完全生成，所述的可溶性金属盐、表面活性剂和含磷酸根的可溶性盐的质量比为1 0-1 0.5-10。所述的可溶性金属盐由金属阳离子和阴离子组成，所述的金属阳离子与磷酸盐材料中的金属阳离子具有相同的含义，可选用Sr2+、Ba2+中的一种或两种，Sr2+、Ba2+可以与1 2+ 进行离子交换。由于可溶性金属盐中的阴离子在去除1 2+所起的作用不大，可溶性金属盐中对阴离子没有特别的要求，选择的阴离子只需要满足与Sr2+、Ba2+结合后为可溶性的盐即可。所述的阴离子可选用无机酸根离子、有机酸根离子中的一种或者两种。所述的无机酸根离子优选硝酸根离子、氯离子中一种或两种以上。所述的含磷酸根的可溶性盐可选用磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸一氢钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸一氢钾、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸一氢铵中的一种或两种以上。所述的表面活性剂可起到软模板的作用，辅助产物形成规整的形貌，可选用本领域常用的表面活性剂，优选十二烷基苯磺酸钠、二乙烯三胺、硬脂酸、季铵化合物、卵磷脂、 氨基酸、甜菜碱、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的一种或两种以上。所述的表面活性剂的用量适量即可，一般可选用为表面活性剂与可溶性金属盐的质量比为0-1 1。所述的溶液中可溶性金属盐的浓度、所述的含磷酸根的可溶性盐水溶液的浓度可以影响产物磷酸盐的形貌，浓度较高的条件下，产物尺寸变小，规整度变差，从而影响产物的离子交换性能。为了得到较规整的产物，所述的溶液中可溶性金属盐的浓度优选为0. 03mol/L-0. 8mol/L,所述的含磷酸根的可溶性盐水溶液的浓度优选为0. 02mol/ L-1. 2mol/L0步骤(1)中，混合均勻后最好调整pH至1 7。防止大量的氢氧化锶或氢氧化钡产生阻碍后续磷酸盐的生成。可采用常用的酸性PH调节剂进行调节，如稀盐酸、稀硝酸等。步骤O)中，反应条件优选为在5°C 300°C反应Ih 48h。温度太低或者时间太短，产物形貌不好。温度太高容易烧结，产物比表面积小，有效活性位点减少，不利于交换性能。时间可以少量延长，产物形貌不会有太大变化，但是耗能不经济。大量延长时间，溶剂可能慢慢挥发，产物烧结。洗涤条件优选为洗涤的溶剂为水或醇中的一种或两种，洗涤3 7次。干燥条件优选为在40°C 80°C下真空干燥Ih Mh。所述的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料可作为去除铅离子的材料，该高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料在除去铅离子中具有高选择性和高去除率等优点。所述的磷酸盐材料作为去除铅离子的材料去除铅离子的方法，包括以下步骤(1)取50毫升铅离子浓度为10mg/L 2000mg/L的溶液，调节pH值为0. 1 5， 得到配制溶液；(2)将0. 03g-10g的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料均勻分散在配制溶液或者实际溶液中，于1°C 80°C下反应5min 48h。配制溶液的p本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料，包括用于与铅离子进行离子交换的金属阳离子和含有磷酸根的阴离子。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟杰，张帆，杨晔，谭瑞琴，郭艳群，兰品军，黄琦金，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：97
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