[发明专利]一种金属离子吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属离子吸附剂的制备方法。

背景技术

我国水资源污染严重，水资源严重缺乏，全国17000个城镇、绝大多数没 有排水和处理设施。由于废污水的处理和回收利用率偏低，加之工业用水成倍 增加、城市化水平成倍上升、小城镇加速发展，废污水的排放量将会数倍甚至 十几倍的增加，更加剧了水环境的恶化。工农业废水、城市生活污水及各种采 矿废水均含有大量的重金属，这些重金属通过食物链而生物富集，构成对生物 和人体健康的严重威胁。为了最大限度的避免重金属污染对生态系统造成严重 影响，人们一直在努力寻求处理重金属污染废水的技术。

目前，处理重金属废水的方法主要有三种：第一种是废水中金属离子通过 发生化学反应除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、 化学还原法、电化学还原法、高分子重金属捕集剂法等；第二种是使废水中的 重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、 溶剂萃取、离子交换等方法；第三种是借助微生物或植物的絮凝、吸收累积、 富集等作用去除废水重金属的方法，包括生物絮凝、生物吸附、植物整治等方 法。鉴于重金属废水成分复杂，处理达标要求又非常严格，传统的废水处理技 术各有优缺点。吸附是回收废水中微量金属的最有效方法，已报道有活性炭、 矿物质、无机盐、合成树脂等吸附材料。活性炭能够吸附许多化学物质，但对 金属离子的吸附容量小，只有30～40mg/g，而且再生困难，因此废水处理费 用昂贵；另外国内外对微生物吸附进行了广泛的研究，并且逐步发展到研究利 用各种微生物如真菌、酵母、藻类等处理含毒性金属离子的污染废水，但是微 生物对废水中的有机物处理效果良好，对金属离子的吸附效果并不是很理想。 近年来，对天然生物质材料及其改性衍生物用于金属离子的吸附研究非常活 跃，如壳聚糖和农业固体废弃物等用于水体中金属离子的吸附已有许多研究报 道。天然生物质材料及其改性衍生物作为处理重金属污染的一项新技术与其他 同类技术相比具有以下优点；在低浓度下，金属可以被选择性的去除；可对特 定金属进行选择性去除；处理效率高，可有效地回收一些贵重金属，投资小， 易于降解。而且其在处理重金属污染和回收贵金属方面有广阔地前景，进行这 方面地研究，具有较好地经济价值和社会效益。

我国金属离子吸附树脂的开发研究晚于发达国家。目前，国内金属离子吸 附树脂的生产还比较落后，生产规模小，没有规模效益，产品内在性能上与国 外产品还存在很大的差距。目前国内外的研究以淀粉、纤维素、海藻酸钠以及 甲壳素及其衍生物为主要研究方向。

淀粉系金属离子吸附剂，用于处理废水时，效果良好，但使用寿命短，且 制备工艺复杂，产品耐热性差，易霉变；如纤维素系，由于纤维素结构上的特 殊性及水不溶性，使传统加热合成较为困难，且生成的高聚物性能不稳定，严 重影响了功能材料性能的发挥；合成树脂类具有工艺简单、防霉变、综合吸水 性能优良等特点，但由于造价高、降解困难、耐盐性差等因素逐渐被以天然多 羟基化合物与亲水功能单体接枝共聚的产物所取代。所以开发低成本、耐盐、 对环境适应能力强、寿命长，对金属离子具有良好富集作用的树脂是的热点。

β-环糊精(β-CD)是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶 作用下生成的，是由7个葡萄糖分子通过α-1，4-葡萄糖苷键形成的环状低聚 糖，其最显著的特征是具有一个环外亲水，环内疏水且有一定尺寸的立体手性 空腔微环境。它的分子具有锥形筒状结构，使它具有容纳形状和大小适合的其 它疏水性物质分子或基团嵌入空洞中，形成包络物的特性。β-环糊精目前主 要限于有机物吸附、药物缓释、环境保护，美容化妆品等领域。环糊精高聚物 (Cyc10dextrinPolymer简称CDP)是含有多个环糊精单元的高分子量衍生物。这 种聚合物既保持了环糊精包结、缓释、催化的能力，又兼有高聚物较好的机械 强度、较好的稳定性和化学可调性等。它分子表面分布众多化学反应性相同的 羟基，络合金属离子的作用很强。β-环糊精及其衍生物作为金属离子吸附剂 具有以下优点；可再生性及可生物降解性；具有大量活性羟基；可以选择性的 包合一些物质并缓慢释放。目前，以β-环糊精为原料制备金属离子吸附树脂 的研究报道甚少。

发明内容