[发明专利]海藻酸钠-水滑石-石墨烯凝胶球吸附水体中重金属铅离子的去除

说明书

本发明提供一种海藻酸钠‑水滑石‑石墨烯凝胶球在去除水体中重金属铅离子的方法，包括：将海藻酸钠‑水滑石‑石墨烯凝胶球加入到含重金属铅离子的水体中，振荡吸附，即得。海藻酸钠表面具有不饱和离子和具有孤电子对的羧基、羟基等化学基团，一方面海藻酸钠的不饱和离子与铅离子发生离子交换反应；另一方面海藻酸钠表面的羧基、羟基等基团与铅离子发生络合作用。海藻酸钠中加入了氧化石墨烯，不仅提高了凝胶球的机械强度和韧性，而且使得吸附剂内能与金属离子反应的官能团也增加了，所以去除率要比海藻酸钠凝胶球对铅的去除率高。步骤简单、操作方便、实用性强。

技术领域

本发明属于重金属吸附领域，特别涉及海藻酸钠-水滑石-石墨烯凝胶球吸附水体中重金属铅离子的去除。

背景技术

水体是人类赖以生存的主要自然资源之一，又是人类生态环境的重要组成部分，也是物质生物地球化学循环的储库，对环境具有一定的敏感性。由于人类活动的影响，进入水体环境中的污染物质越来越多，这些污染物给环境和人体健康造成了许多问题。特别是随着采矿、冶炼、化工、电镀、电子、制革等行业的发展，以及民用固体废弃物不合理填埋和堆放，重金属污染物事故性排放以及大量化肥、农药的施用，使得各种重金属污染物进入水体。重金属污染物难以治理，它们在水体中具有相当高的稳定性和难降解性。重金属在水体中积累到一定的限度就会对水体-水生植物-水生动物系统产生严重危害，并可能通过食物链直接或间接地影响到人类的自身健康。因此可以说水体重金属污染已经成为当今世界上最严重的环境问题之一，而如何科学有效地解决重金属对水体的污染已经成为世界各国政府以及广大环保工作者研究的热点之一。

水体中不同形态的重金属污染物对水体环境的危害程度有很大的差异，开展水体中重金属存在形态的研究，对于有效防治和治理水体重金属污染物具有非常重要的意义。目前人们已经对许多不同形态重金属污染物的毒性做了大量研究，获得了大量实验结论。例如人们经过研究发现水体中重金属污染物Cr⁶⁺对水生动植物的毒性要远远大于Cr³⁺的毒性。Wageman和Barica在研究Cu对藻类的毒性时发现:Cu的毒性主要由Cu²⁺、[CuOH]⁺和Cu(OH)₂(aq)引起。刘清等从离子形态角度出发，同时考虑游离和羟基络合态的毒性，以及它们之间的毒性差异，通过数学方法拟合定义出活性态铜离子浓度:[Cu³]＝[Cu²⁺]+0.75[CuOH+]+0.70[Cu(OH)₂(aq)]，较好地反映了水体中铜的毒性。另外，人们已经研究发现有机汞(如甲基汞)等物质有非常大的危害性。例如1953～1961年期间影响日本南部水俣湾周围渔民的神经性疾病——水俣病就是由水体中的甲基汞引发的。

修复治理水体重金属污染的研究是世界各国开展最为广泛的研究内容，几乎每一个国家都面临着不同程度的水体重金属污染问题，所以这方面的研究备受关注。总的来说，水体重金属污染修复治理采用以下两条基本途径，一是降低重金属在水体中的迁移能力和生物可利用性；

二是将重金属从被污染水体中彻底清除。下面对较为常用的化学混凝、吸附法和电修复法进行简要介绍：化学混凝、吸附法：许多重金属在水体溶液中主要以阳离子存在，升高水体pH值能使大多数重金属生成氢氧化物沉淀。另外，其它众多的阴离子也可以使相应的重金属离子形成沉淀。据此，向被重金属污染的水体施加石灰、碳酸钙等物质，均能降低重金属对水体的危害程度。

电修复法是20世纪90年代后期发展起来的水体重金属污染修复技术。其基本原理是给受重金属污染的水体两端加上直流电场，利用电场迁移力将重金属迁移出水体。

近年来，海藻酸钠在重金属治理方面常被应用为固定化细胞的包埋剂，但其凝胶球仍存在吸附时间长、吸附能力不足的问题，难以满足突发性的对氨基苯酚污染事故的应急快速处置要求。而在氧化石墨烯-海藻酸钠作为重金属吸附剂方面的研究较为少见

发明内容