[发明专利]一种去除天然水体中钴离子的复合吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种去除天然水体中钴离子的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及含钴离子的水体的处理，属于环境保护中污水净化处理领域。

背景技术

钴离子是废弃物中常见的有毒有害物质，产生毒效应的浓度范围低，并且具有生物积累性，不能降解消除。钴离子存在于许多工业废水中，特别是矿山企业排放的废水中的钴离子浓度较高。在众多大型钢铁企业和化工企业排放的污水中，也或多或少地含有钴离子，钴通常是以二价离子的形式存在于废水中的。过量钴离子对蛋白质、氨基酸、辅酶和脂蛋白合成产生有害的影响，可发生红细胞增多症，还可以使血糖增高，甚至钴中毒。

目前，对于天然水体中钴离子的治理主要有化学沉淀法、活性炭吸附法、离子交换法等。其中化学沉淀法容易造成二次污染和钴资源的浪费；而利用活性炭吸附法时，活性炭价格昂贵，投资成本高；离子交换法成本较高、再生困难。故而，有必要寻求一种解决钴离子的新方法。

其缩聚合法合成的介孔材料，具有一定的规整性，比表面积达到347m²/g、平均孔径达7.90nm，孔容量达到0.68cm³/g，并且达到平衡的时间短，为100min左右。

黑色鸭羽置于钴离子的盐溶液中时，黑色鸭羽的黑色素可与钴离子优先结合，使反应活性点主要集中于黑色素颗粒上，达到靶向反应效果。并且，由于钴离子与黑色素络合，会使羽毛上的黑色素失去作用，从而安全脱色。因而，黑色鸭羽除了可以吸附钴离子外，还具有指示反应的作用。

本发明利用黑色鸭羽-介孔材料这种复合材料，提供了一种深度处理天然水中的钴离子的新途径，避免了以往方法的缺点，具有良好的发展前景。

发明内容

本发明针对活性炭吸附法的成本高以及化学沉淀法的难回收资源浪费现象，所要解决的技术问题便是提供一种去除天然水体中钴离子的复合吸附材料及其制备方法。本发明具有工艺简单，工艺进程快、无二次污染、钴离子可回收、节约资源等特点。

为达到上述优点，本发明的技术方案如下：

(1)取去除羽轴的黑色鸭羽3～5g，浸泡于20mL的浓度为0.5％的表面活性剂溶液中30～40min，取出，用凉水清洗3次后，用35℃水洗涤一次，在40～50℃条件下烘干：

(2)再取权利要求2制备的介孔材料5～7g，浸泡于20mL的蒸馏水中，加入1～2g黑色鸭羽，在55～65℃水浴加热2～3h，取出，自然晾干，就完成了黑色鸭羽于介孔材料的结合。

所述的一种去除天然水中钴离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：表面活性剂为SDS，即十二烷基硫酸钠。

所述的一种去除天然水中钴离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于所述的介孔材料的制备方法为：

(1)先将8.8～9.2g脲丙基三乙氧基硅烷和0.8～1.0g物质量浓度为2mol/L的盐酸，其同溶于40g乙醇中反应40～50min，同时，将8～10g的EO₂₀PO₇₀EO₂₀溶于80g乙醇中反应45～55min；

(2)再将上述两者混合，加入13.2～13.6g正硅酸乙酯，搅拌反应2h；

(3)将混合液置于蒸发装置上蒸发，直至晶体全部析出，用去离子水反复冲洗3～5次，在85～95℃条件下烘干，介孔材料即制备完成。

所述的一种去除天然水中钴离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：EO₂₀PO₇₀EO₂₀为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段其聚物。

本发明的所依据的原理为：黑色鸭羽粘附在具有规整结构的大孔径大容量的介孔材料上，吸附污水中的钴离子发生络合反应，络合物就会被介孔材料吸附截留于孔隙中。

本发明的具体应用方法为：取制备好的复合吸附材料5g，投放到体积为300mL、钴离子浓度为150mg/L污水中，调节pH为5.0，静态吸附100min后，观察到黑色鸭羽褪为白色，测得污水中钴离子全部被吸附去除，出水达标排放。吸附完成后可取出复合材料，沥于表面水分后，可调节温度为20℃、pH为2，用浓度为1％的盐酸溶液进行洗脱，提取钴离子，复合材料也可再利用。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的复合吸附材料可彻底去除天然水体中的钴离子，将使得钴离子不再成为人类健康的威胁；