[发明专利]一种可快速富集分离水样中汞离子的材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可快速富集分离水样中汞离子的材料，其结构中包含纤维素以及负载于纤维素表面和/或内部的CuS。其不仅实现了在含有汞离子、铅离子、铬离子、镉离子等9种金属离子的混合水溶液中对汞离子的高选择性快速高效富集，而且富集操作简单、富集后材料分离便捷迅速。且其制备中合成原料易得、价格低廉、材料强度高、合成方法简单，更重要的是该材料对水中汞离子选择性高、吸附富集速度快、操作简单、易分离，可以在秒级的时间内完成富集和分离过程。本发明为水样中汞离子的去除及检测过程中的前处理或预富集提供了一种高效便捷的途径，具有重要的实际应用价值。本发明还公开了该材料的制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及水环境分析检测技术领域。更具体地，涉及一种一种可快速富集分离水样中汞离子的材料及其制备方法和应用。

背景技术

汞是一种对环境和人类健康有严重危害的典型重金属污染物，因其生物累积性和在一定条件下可转化为毒性更强的有机汞，而受到人们的广泛关注。如何有效地实现水中汞离子快速高效富集而达到精确检测，这对生态环境评价和环境保护都具有重要意义。近年来发展的以电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和原子荧光光谱等为代表的一批高灵敏度、高准确度的重金属离子分析设备可用于水中重金属离子检测。然而，由于水中污染物组分非常复杂，待测的目标污染物浓度很低，使得分析设备很难做到直接分析水样。为了达到准确有效地分析检测水中汞含量，常常需要对水环境样品进行预处理，将水中汞离子预富集分离。

预富集材料的富集效率、选择性和富集分离速度，以及富集分离操作便捷性，对于预处理方法的高效便捷和检测的准确性至关重要。近年来，人们发展出各种各样的汞离子富集材料，如活性炭，沸石，中孔SiO₂，石墨烯及其衍生物，以及基于软硬酸机理形成强亲和力而发展的含硫吸附剂等。尽管这些改性材料有了富集汞离子的特定靶点，然而，这一靶点常常不具备专一富集汞离子的能力，对其他软酸金属离子如铅、铬、镉等也存在着较高的富集率。另外，这些材料也存在着富集速率慢等问题，富集常常需要几十分钟甚至几十小时，为仪器的快速检测或现场检测增加了难度。

因此，如何实现对水体中的汞离子能选择性快速准确的富集且能较好的将富集材料从水体中分离出来是需要研究的方向之一。

发明内容

以达到特异性高效快速富集分离水中痕量汞离子为目的，本发明的第一个目的在于提供一种可快速富集分离水样中汞离子的材料。该材料对水体中汞离子选择性高、吸附富集速度快、操作简单、易分离，可以在秒级的时间内完成富集和分离过程，能准确有效地分析检测水体中汞离子含量。

本发明的第二个目的在于提供如上第一个目的所述的可快速富集分离水样中汞离子的材料的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供如上第一个目的所述的可快速富集分离水样中汞离子的材料的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种可快速富集分离水样中汞离子的材料，所述材料的结构中包含纤维素以及负载于纤维素表面和/或内部的CuS。

该材料中，采用纤维素负载CuS不仅可以提高其对水体中汞离子选择性，还能提高材料富集活性位点的利用率，进而提高材料的富集分离性能，还能实现该材料在水体中的无能耗便捷快速分离等，且其可以应用于含有Pb²⁺、Cr³⁺、Hg²⁺、Cd²⁺等9种金属离子的水体中，并实现快速选择性富集分离汞离子的目的。

相比较以如活性炭或者石墨烯等材料作为载体，采用纤维素作为载体其具有的优势主要在于，纤维素是亲水材料，很好的能与水中汞离子接触。达到促进Hg快速吸附的目的。而活性炭、石墨烯等为疏水材料，其在水中分散性差，且其强度差，多为粉体材料，在完成富集后，很难将其与被富集水样分离开来。