[发明专利]一种重金属球形炭吸附剂的制备方法

说明书

所属技术领域：

本发明涉及纳米材料制备领域，特别是涉及一种重金属球形炭吸附剂的制备方法。 

背景技术：

重金属离子引起的水污染是全球面临的一个严峻的环境问题，铬，镍，镉以及铅是引起水污染的主要重金属离子，其中，镉和铅的含量通常最高，对人类健康危害最大。根据世界卫生组织标准，饮用水中镉和铅的最高含量不能高于0.003和0.01mg/g。目前用于去除重金属离子的方法主要包括膜分离，酸碱中和，沉降等方法，但成本较高，周期性长且反应难以控制限制了其广泛的商业应用。碳质材料吸附作用能克服上述缺点，是净化水使水能够重复利用的理想方法。 

碳质材料吸附主要包括两部分，通过孔结构发生的范德华力引起的物理吸附，以及表面官能团反应引起的化学吸附。对于水溶液中的金属离子吸附，吸附剂表面酸性含氧官能团起着重要作用，能够促进溶剂和吸附剂间的阳离子交换以及配位络合作用。因此，探索一种简单易行、环保的方法制备表面富含官能团的新型碳质材料具有重要意义。生物质经水热炭化处理是一种有效的制备球形碳的方法，产物有一定的孔结构同时表面富含大量含氧官能团。 

美国专利（US7670492B2）介绍了一种制备有机-陶瓷复合材料用作吸附剂去除水中金属离子的方法，反应将功能化的硅烷前驱体及它的共聚物通过与交联硅烷及其共聚物混合或者交联硅烷混合两种手段，得到有机-陶瓷复合材料，探讨了对液体中金属离子的去除能力，结果表明，吸附剂主要通过将金属离子还原成金属的方法去除离子，对铜、镉、汞有很好的选择性吸附性能，反应涉 及有机试剂，同时生成的金属仍然很难分离，对水体有很大的污染。 

美国专利（US4203868A）介绍了一种吸附金属离子碳的制备方法，以橡胶、煤或该类含碳物质为原料，与含硫原料混合加热到120℃，得到含碳的粒子，用碱金属氢氧化物高温处理，得到碳质吸附剂，对银、汞、镉、铜离子均显示出很好的吸附性能，该法涉及两步高温处理，增加了反应时间和反应难度。 

美国专利（US20040180788A1）介绍了一种可以除去汞的碳质吸附剂的制备方法，用表面带负净电荷的蛋白质处理活性炭得到表面带负电荷的碳材料，通过化学镀法在表面镀上一层金，金与汞能够形成化学的汞合金，达到去除汞的目的，该法选择性吸附汞，使用面较窄同时涉及贵金属金，增加了反应的成本。 

韩国专利（KR100872960）介绍了一种多孔重金属吸附剂的制备方法，将有机溶剂与铁或者锰化合物混合得到其泥浆状的混合物，加热处理，使铁和锰能够有效吸附在有机聚合物上，经过干燥、冷却得到维持聚合物和金属性质的复合物，筛选金属粒子分布均匀的产物，除去杂质得到目标产物，可以用于污水的净化处理。反应涉及有机试剂成本高，同时金属离子聚集不易呈均匀分布，影响吸附剂的性能。 

公开号为CN102218303的中国专利介绍了一种改性蔗糖渣重金属吸附剂的制备方法，该方法以甘蔗渣为原料，高锰酸钾溶液为反应溶剂，40～70℃反应一定时间，加入丙烯腈和N,N,-亚甲基双丙烯酰胺，反应一段时间后加入对苯二酚溶液，后经洗涤，抽干，过滤，干燥得到重金属吸附剂粗产品。该吸附剂含有大量螯合性质的基团，对重金属吸附能力较强，但反应涉及强酸高锰酸钾及接枝共聚改性，造成设备的腐蚀和环境污染，不利于大规模商业化生产。 

公开号为CN102233259的中国专利介绍了一种去除水中重金属的吸附剂及 其制备方法，将高分子材料加到有机溶剂中，均匀搅拌，制得高分子溶液，将造孔剂溶于水中，得到造孔剂溶液，二者混合后加入金属氧化物，制得金属氧化物混悬液，滴入冷凝剂中得到目标产物。该吸附剂表面羟基吸附位点密度高，吸附容量较高，但反应需要丙酮乙醚等有机试剂，环境负荷大，不利于大规模商业化应用。 

公开号为CN102794158的中国专利介绍了一种金属镉、铅吸附剂的制备方法，该法选择一种高担子蘑菇，干燥粉碎至粒径小于250μm的蘑菇粉末，使用NaOH碱溶液浸泡一段时间，得到的处理后的蘑菇水洗至中性，得到重金属镉、铅吸附剂。该法制备前需对原料进行干燥预处理，同时反应共分三步进行，增加了反应周期，也增加了反应成本。