[发明专利]一种铅离子污染水体修复材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种铅离子污染水体修复材料，属于环境保护技术领域。

背景技术

随着现代工业的迅速发展，许多含重金属离子的污染物进入大气、水以及土壤环境，造成了严重的环境污染。重金属离子不易分解，易造成二次污染，可以通过食物链的生物富集作用而积累，一旦摄入人体便会危害身体健康。铅是带蓝色的银白色重金属，主要用于制造铅蓄电池，铅合金可用于铸铅字、做焊锡，铅还用来制造放射性辐射、X射线的防护设备，铅的化合物四乙基铅曾经被广泛作为汽油防爆剂使用。铅烟和铅尘是大气铅污染的主要形式，以烟尘形式逸散到大气中的铅主要来自含铅汽油的燃烧、含铅煤炭的燃烧、铅及铅合金的冶炼以及铅和含铅产品的使用过程，此外，还有含铅油漆、涂料、彩釉陶瓷、蜡纸制造、含铅玩具等的生产过程。土壤和水源中的铅则主要来自火山爆发、森林火灾等自然现象以及工业泄露和废弃排放等。铅在动植物体内无任何生理功用，其理想的铅浓度应为零。然而，由于环境中铅的普遍存在，特别是在工业发展较快地区的工业污水排放常常造成水体中铅浓度的增加，严重影响动植物的生长发育。因此，对铅离子污染水体的修复至关重要。

目前，有很多物理和化学方法被用于水体中铅离子的去除，其中，主要有电解法、沉淀法和吸附法等。由于电解法能耗较高，并且容易造成二次污染；沉淀法和物理吸附法不能用于低浓度重金属离子的去除。虽然，近几年来有使用琉基修饰的介孔二氧化硅、氧和氮修饰的纳米多孔活性炭、氨基修饰的嵌段共聚物等材料用于重金属离子处理的报道，但因其加工制备过程复杂，操作成本较高而难以推广使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种铅离子污染水体修复材料。具体制备方法是：

(1)将玉米秸秆洗净、烘干和粉碎，于5-10％的盐酸水溶液中浸泡20小时以上，过滤并用蒸馏水洗涤至中性后烘干，将烘干的玉米秸秆粉与20％磷酸水溶液按质量比为2-3∶1的比例混合，在50-80℃下搅拌均匀并保持温度捏合2-3小时，加入30％四乙氧基硅烷的乙醇溶液，继续在50-80℃下搅拌捏合1-2小时，自然冷却得到混合料；

(2)将上述混合料在成型设备上挤压成型，并置于干燥箱中85-115℃干燥2-3小时，然后置于400-500℃管式真空炉中在氮气保护下热处理2-3小时，自然冷却得到颗粒材料；

(3)在连续搅拌下，将此颗粒材料加入质量分数为10-20％的葡萄糖水溶液中，升温至40-45℃，加入氯铂酸，恒温搅拌3-5小时，过滤后用去离子水洗涤3-4次，直接置于干燥箱中烘干，并在120～150℃下加热还原5-10分钟，自然冷却得到铅离子污染水体修复材料。

其中，步骤(2)中挤压成型的颗粒材料是最大粒径不超过6毫米的球形或柱形或鹅卵形或片状或条形颗粒。步骤(3)中所得铅离子污染水体修复材料的主要成分为活性炭，Pt粒子的质量分数为0.3-0.6％，SiO₂粒子的质量分数为2-5％。

用此修复材料填装过滤柱，让待处理水体通过过滤柱，即可将水体中的铅离子有效转移至此修复材料中。将载有铅离子的修复材料在25％食盐水溶液浸泡10小时以上，即可将其中的铅离子转入溶液，从而使修复材料重新具有修复能力。

本发明的优点及效果：

1、制备过程条件温和，操作简便，成本低、无污染；

2、修复材料具有很好的机械强度和化学稳定性，可以循环使用；

3、修复材料使用方便，可以填装过滤柱使用或直接投入待处理水体中使用。

具体实施方式

实施例1

(1)将玉米秸秆洗净、烘干和粉碎，于6％的盐酸水溶液中浸泡20小时以上，过滤并用蒸馏水洗涤至中性后烘干，将烘干的玉米秸秆粉与20％磷酸水溶液按质量比为2∶1的比例混合，在78℃下搅拌均匀并保持温度捏合2.8小时，加入30％四乙氧基硅烷的乙醇溶液，继续在78℃下搅拌捏合1小时，自然冷却得到混合料；

(2)将上述混合料在成型设备上挤压成型，并置于干燥箱中90℃干燥2.8小时，然后置于410℃管式真空炉中在氮气保护下热处理3小时，自然冷却得到颗粒材料；

(3)在连续搅拌下，将此颗粒材料加入质量分数为19％的葡萄糖水溶液中，升温至44℃，加入氯铂酸，恒温搅拌3小时，过滤后用去离子水洗涤3次，直接置于干燥箱中烘干，并在125℃下加热还原10分钟，自然冷却得到铅离子污染水体修复材料。