[发明专利]一种磁性聚合物重金属离子吸附剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种磁性聚合物重金属离子吸附剂的制备方法，采用改良化学共沉淀法制备磁性纳米粒子，然后分别用γ‑氯丙基三甲氧基硅烷和聚乙烯亚胺对其进行表面改性，得到聚乙烯亚胺改性磁性纳米粒子，最后将聚乙烯亚胺改性磁性纳米粒子和功能性单体进行共聚，制备具有多层级交联结构和多种吸附基团的磁性聚合物重金属离子吸附剂，饱和磁化强度为3.5～15.5 emu/g，剩磁和矫顽力均趋于零，具有顺磁性和磁响应性，对于初始浓度为100～1000mg/L重金属离子水溶液，重金属离子吸附容量达到35～450mg/g，50～100min达到吸附平衡，再生循环利用5次后的重金属离子吸附容量超过第一次吸附容量的85%，可广泛应用于重金属离子吸附分离以及重金属离子污染治理等。

一、技术领域

本发明涉及一种磁性聚合物重金属离子吸附剂的制备方法，本发明制备的磁性聚合物重金属离子吸附剂适用于重金属离子的吸附分离，可广泛应用于重金属离子吸附、重金属离子分离提纯以及重金属离子环境污染治理等。

二、背景技术

随着全球工业化程度的提高，环境污染日趋严重，其中水污染严重影响了人们的生产生活，工业废水是水体主要的重金属污染源，许多工业过程，如电镀、制革、采矿、炼钢、染色等，会产生大量含重金属离子的废水，如Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺、As³⁺、Hg²⁺、Cr³⁺、Co²⁺和Co³⁺等，由于重金属不能被生物所降解，重金属离子的工业废水进入水体环境后，会引起水生生物中毒，并通过食物链在人体内富集，威胁到人体的健康，因此重金属在食物链中的过量富集会对自然环境和人体健康造成很大的危害。含重金属离子废水的治理一直是人们关注的重点和难点，处理重金属离子废水的方法很多，各自存在优缺点，其中化学法处理电镀含锌废水具有投资少、处理技术易掌握的优点，缺点是消耗化工材料，产生的污泥不易排放；离子交换法处理量大，但树脂易受污染，操作费用高；吸附法虽吸附容量大，但吸附材料使用寿命短，须再生，操作费用高。因此，国内外学者都在探索和研究一种高效重金属离子脱除方法。近年来的研究结果表明高效低廉化学处理药剂的开发和使用，是解决重金属废水污染问题的良好途径。

传统的吸附剂如离子交换树脂、吸附树脂、炭质类吸附剂以及天然介孔矿物材料等，这些吸附材料吸附重金属离子后只能通过离心、过滤、沉淀等传统方法分离，不但费时费力而且不节能环保，易破坏吸附材料的结构，对于吸附材料的再生利用带来影响。近年来，纳米材料和纳米技术的出现极大促进了重金属离子处理技术的进步和发展，磁性纳米材料因其自身特有的大比表面积、丰富的活性点及高磁性等优点在重金属去除领域展现出巨大的应用潜力。磁性纳米吸附剂可以吸附水体中的重金属污染物，吸附完成后，在外部磁场的作用下通过磁性分离，实现吸附剂和母液的快速有效分离，并且成本低，操作简单，较好地解决了常规吸附剂固液分离难和回收分离难的问题。