[发明专利]一种三价锑的选择性固定方法、吸附膜及应用

说明书

本发明公开了一种三价锑的选择性固定方法、吸附膜及应用，属于梯度扩散薄膜技术领域。本发明利用表面均匀分布有巯基改性SBA‑15介孔硅的聚丙烯酰胺水凝胶薄膜作为吸附膜，对三价锑进行选择性固定，首先，合成巯基修饰的SBA‑15介孔硅材料；然后，将制得的SBA‑15介孔硅与聚丙烯酰胺溶液混合，超声混匀，加入过硫酸铵溶液和四甲基二乙胺溶液，搅拌均匀后缓慢注入夹有U型特氟龙材质薄片的两片玻璃板孔隙中凝胶成膜，纯水浸泡制得。本发明所制备的吸附膜对三价锑有良好的选择性，且材料分布均匀性好，可显著提高梯度扩散薄膜技术的分辨率。

技术领域

本发明属于梯度扩散薄膜技术领域，更具体地说，涉及一种三价锑的选择性固定方法、吸附膜及应用。

背景技术

近年来，工业废水排放导致的重金属污染问题日益突出，有效去除水中的重金属离子一直是水处理技术领域的研究热点。锑作为一种可长距离输送的全球性有毒元素，近年来受到越来越多的关注，由于锑能在动、植物体内蓄积并产生毒害作用，还能够进行长距离迁移，因此美国EPA和欧盟均将其列为需优先关注的污染物。我国是锑的生产大国，占世界锑年产量的90％，锑常用于酸蓄电池、阻燃剂、玻璃和塑料等，随着人类对锑化合物越来越广泛的使用，环境中锑的污染越来越严重。含锑废水如果不加以处理直接排放最终流入河流和渗入地下水，通过食物链，对一切生物体都会产生不同程度的危害。基于对锑毒性的研究，一些学者得到了土壤中锑的最大允许浓度为3.5-5mg/kg。美国环保局将饮用水中锑的限值定为6μg/L，我国《地表水环境质量标》(GB3838-2002)和《生活饮用水卫生规范》(卫生部，2001年)中均将锑的限值定为5μg/L。

锑在水环境中的存在价态和形态非常复杂，锑的价态通常为+3(Sb(III))或5价(Sb(V))，三价锑Sb(III)的毒性比五价锑Sb(V)的毒性高十倍。研究表明，环境中重金属毒性主要取决于其赋存形态而不是总量，重金属的游离态浓度常常被用来衡量其生物有效性，因此如何有效的检测分析水体中Sb(III)的浓度是本方案的研究目的。而常用的锑形态分析方法有分光光度法、电化学分析法、拉曼光谱(RS)技术和原子光谱法等。比如，中国发明专利，申请号：201610264393.6，申请日：2016.04.26，公开了一种水体中锑的分析方法，利用柠檬酸钠还原法制备得到具备良好分散性与拉曼增强性能的Au颗粒，并通过扁桃酸表面增强拉曼信号的检测，当扁桃酸与Sb(III)、Sb(V)混合后，能够形成配位化合物，通过检测配位化合物的表面增强拉曼信号，可实现Sb(III)、Sb(V)间接检测。上述方法已达到了较高水平的测试精度，但是，其对水环境中锑的形态分析主要采取主动采样方式，即现场取水样并带回实验室测定，而但不同价态之间的锑在取样、运输、保存中易发生形态转化，尤其是对于三价锑Sb(III)来说，其极易转化为五价锑Sb(V)，对检测结果造成影响；且所用仪器价格昂贵，对样品前处理要求较高。因此，传统异位分析的监测方法难以保证锑形态在保存、运输过程中不发生改变，探索简便经济、快速高效的锑检测方法已成为当今环境分析领域的重要研究方向之一。

而梯度扩散薄膜技术(Diffusivegradients in thin films,DGT)，是一种原位的、非破坏性的元素分析技术，更能反映生物体所吸收的重金属浓度，它由Davison和Zhang(1994)首次提出。DGT技术可以在一定时间范围内设定富集取样时间，通过在采样过程中检测待测物富集量来确定待测物浓度，并可以在富集时间内随本体溶液中金属离子浓度的波动，提供累积量和平均浓度值。DGT装置主要由扩散相、结合相和密闭装置组成；密闭装置主要起到支持、保护和固定作用其上的滤膜主要起到限定通过微粒粒径，同时保护内部的扩散相和结合相不受污染；扩散相用来限定粒子的通过速度，使其与时间、外部溶液以及内部离子浓度成比例，是一种水凝胶或半透膜(以下简称扩散膜)；结合相则是实现离子选择性吸附的关键，分为固态结合相(以下简称结合膜)和液态结合相。