[发明专利]一种高价态金属离子吸附剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高价态金属离子吸附剂，包括螯合物改性碳材料、氧化铁和零价铁；所述氧化铁附着在螯合物改性碳材料表面；所述零价铁掺杂在螯合物改性碳材料内部；所述螯合物由碳材料表面的含氧基团与甲基三辛基铵阳离子螯合得到，所述含氧基团包括羧基、羟基和羰基中的一种或多种；所述螯合物改性碳材料中螯合物和碳材料的质量比为5～15:100；

所述高价态金属离子吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水溶性铁盐和碳材料在水中混合，得到混合溶液；

(2)在氮气保护下，将硼氢化钠水溶液滴加到所述步骤(1)得到的混合溶液中进行还原反应，得到掺杂零价铁的改性碳材料；

(3)将所述步骤(2)得到的掺杂零价铁的改性碳材料表面的零价铁进行氧化反应，得到高价态金属离子吸附剂前驱体；

(4)将所述步骤(3)得到的高价态金属离子吸附剂前驱体与甲基三辛基氯化铵进行螯合反应，得到高价态金属离子吸附剂；

所述步骤(3)中氧化为：向掺杂零价铁的改性碳材料中通入空气进行氧化反应，所述掺杂零价铁的改性碳材料的质量与空气的体积比为1～5g:10～100mL；所述步骤(3)中氧化反应的温度为60～80℃，氧化反应的时间为30～60min。

2.一种权利要求1所述高价态金属离子吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水溶性铁盐和碳材料在水中混合，得到混合溶液；

(2)在氮气保护下，将硼氢化钠水溶液滴加到所述步骤(1)得到的混合溶液中进行还原反应，得到掺杂零价铁的改性碳材料；

(3)将所述步骤(2)得到的掺杂零价铁的改性碳材料表面的零价铁进行氧化反应，得到高价态金属离子吸附剂前驱体；

(4)将所述步骤(3)得到的高价态金属离子吸附剂前驱体与甲基三辛基氯化铵进行螯合反应，得到高价态金属离子吸附剂；

所述步骤(3)中氧化为：向掺杂零价铁的改性碳材料中通入空气进行氧化反应，所述掺杂零价铁的改性碳材料的质量与空气的体积比为1～5g:10～100mL；所述步骤(3)中氧化反应的温度为60～80℃，氧化反应的时间为30～60min。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中水溶性铁盐和碳材料的质量比为1～10:1～5；所述碳材料包括石墨烯、碳纳米管或活性碳。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)硼氢化钠水溶液的浓度为10～100g/L；所述硼氢化钠水溶液滴加的速度为10～20mL/min。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中高价态金属离子吸附剂前驱体与甲基三辛基氯化铵的质量比为1～5:1。

6.权利要求1所述高价态金属离子吸附剂或者权利要求2～5任一项所述制备方法制备得到的高价态金属离子吸附剂在吸附高价态金属离子中的应用，所述高价态金属离子的价态在三价以上。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述高价态金属离子包括Cr⁶⁺、Co³⁺和Mn⁶⁺中的一种或多种。