[发明专利]一种用扩宽片层间距的过渡金属硫化物吸附汞离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汞离子吸附剂领域，具体涉及一种用扩宽片层间距的过渡金属硫化物吸附汞离子的方法。

背景技术

高效地去除水体汞离子仍然是公众健康和环境保护面临的一个重大挑战。对于汞离子去除来说，采用吸附剂吸附去除汞离子是当前最为有效的途径。当前商业化的吸附剂主要有活性炭、沸石、粘土等，然而这些吸附剂通常具有低的汞离子吸附容量、差的选择性、弱的结合能力等缺点。基于此，当前解决办法分为三类：一是将S嫁接到许多具有多孔结构、大的比表面积的吸附材料中，以提高汞离子吸附性能。例如通过将S引入活性碳、多孔二氧化硅材料中；二是合成本身含有S的多孔材料，例如合成带有S的有机金属框架材料、含有S的共价有机多孔材料；三是合成贵金属类的气溶胶，例如Pt-S气溶胶等。尽管如此，这些方法往往需要多步的合成、复杂的制备过程和昂贵的前驱体等。

过渡金属硫化物是一类具有片层结构的金属硫化物，在其片层内部有S-M-S的三明治结构组成，硫原子与过渡金属形成紧密的共价键，而片层之间仅仅存在微弱的范德华力。过渡金属硫化物包含大量的S元素，因此是一种潜在的吸附剂。但是，这种硫化物的片层之间的间距小于汞离子的水合直径，因此过渡金属硫化物很难直接用于汞离子的吸附。例如，研究最为广泛的过渡金属硫化钼材料片层之间的间距只有0.29纳米，小于汞离子的水合直径(如图1所示)。

发明内容

本发明要解决现有技术中传统过渡金属硫化物很难直接用于汞离子的吸附 的技术问题，提供一种用扩宽片层间距的过渡金属硫化物吸附汞离子的方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种用扩宽片层间距的过渡金属硫化物吸附汞离子的方法，包括以下步骤：

步骤1、选取扩宽片层间距的过渡金属硫化物作为汞离子吸附剂；所述扩宽片层间距的过渡金属硫化物的片层间距大于汞离子的水合直径；

步骤2-1、将选取的扩宽片层间距的过渡金属硫化物粉体分散到含有汞离子的水中，搅拌，吸附，去上清后完成汞离子的吸附；

或步骤2-2、将选取的扩宽片层间距的过渡金属硫化物粉体装载进入柱子中，制作成吸附柱，再将含有汞离子的废水通过吸附柱完成汞离子的吸附。

在上述技术方案中，所述扩宽片层间距的过渡金属硫化物的片层间距为0.35nm-1.2nm。

在上述技术方案中，所述扩宽片层间距的过渡金属硫化物为MoS₂、WS₂或TaS₂。

在上述技术方案中，将吸附了汞离子的扩宽片层间距的过渡金属硫化物浸入到盐酸溶液中，再用水洗掉盐酸，重复3次以上，使得汞离子从吸附剂中去除。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种用扩宽片层间距的过渡金属硫化物吸附汞离子的方法是使用片层间距大于汞离子的水合直径的大片层结构的过渡金属硫化物吸附汞离子，当过渡金属硫化物的片层间距大于汞离子的水合直径时，汞离子能有效地与过渡金属硫化物内部的S元素通过配位的作用相互结合，使得汞离子能有效地进入过渡金属硫化物内部而被有效地吸附，从而使汞离子的吸附效果得到了极大的增加。以MoS₂为例，如图2所示，具有扩宽片层间距的MoS₂的片层间距为0.615纳米，大于汞离子水合直径，因此使得其片层内部能吸附大量的汞离子。

所述扩宽片层间距的过渡金属硫化物可以直接用于水体中汞离子高效的吸附剂，也可以直接作为载体和吸附剂填充到相应的柱子中进行流动水样的处理。

本发明中采用一系列的片层间距在0.35nm-1.2nm之间的扩宽片层间距的过渡金属硫化物例如MoS₂、WS₂或TaS₂作为汞离子吸附剂，均具有非常好的吸附作用。

基于环境负荷、经济的角度考虑，汞离子吸附剂的重生具有重要的意义。本发明通过将吸附了汞离子的扩宽片层间距的过渡金属硫化物采用盐酸清洗的方法，使得汞离子从吸附剂中去除，使其吸附汞离子的能力得到有效地恢复。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为现有MoS₂的片层结构图，其片层间距小于汞离子的水合直径。

图2中a-d是扩宽片层间距的MoS₂，e-h是具有正常片层结构的MoS₂。

图3用扩宽片层间距的过渡金属硫化物吸附柱处理含汞离子废水的示意图。