[发明专利]一种碳掺杂金红石颗粒的制备方法及其应用

说明书

一种碳掺杂金红石颗粒的制备方法，称取氯化铵和D‑葡萄糖固体粉末溶解在超纯水中，记为溶液A；在烧杯中加入75–80％乙醇，将十二烷基磺酸钠与钛酸四丁酯分别添加到其中同时进行搅拌，记为溶液B；往溶液B中缓慢加入溶液A，控制氯化铵/D‑葡萄糖/钛酸四丁酯的摩尔比为5/(2.8–3)/(9.7–10)，体系呈酸性，恒温搅拌，在电加热磁力搅拌器上搅拌反应，迅速冷却到室温；打开反应釜，将前驱体移动到过滤漏斗上，依次用无水乙醇和超纯水洗涤固相；在烘箱中放置后，在真空干燥器中冷却；产物在马弗炉中煅烧，得到碳掺杂金红石颗粒。本发明制备的材料对人体无害，不需要繁琐的操作；可以地进行厨房水嘴中重金属铅的分离。

技术领域

本发明涉及一种碳掺杂金红石颗粒(carbon-doped rutile particles,CRPs)的制备方法，将碳掺杂金红石颗粒应用于厨房水嘴，进行厨房水嘴中重金属铅的分离。

背景技术

重金属在人们日常生活中通过食物链或饮水进入人体，是现代分析化学研究领域中的热点之一。而其中，铅对人体的损害涉及消化系统、造血系统、免疫系统等，对新生儿、婴儿早期神经发育产生不良影响，尤其是对儿童的危害已引起了世界各国组织的广泛关注。研究表明，当血铅高于或等于100μg L^-1时将对儿童智力发育产生影响，导致智力下降。铅可以说是最常见的重金属污染物之一，由于不能被生物降解又难以排除体外，因此，除去铅是保护环境与人类健康的重要一环。

厨房水嘴是家庭及公共场所必备的生活用水器具，尤其是厨房水嘴中滞留的“隔夜水”铅含量高的问题。目前水嘴生产中适当加入铅可改善其加工性能，合金中的铅与水接触后可直接溶出至水中。在实际应用中，去除厨房水嘴中铅元素的析出量，有助于生活饮用水的安全风险降至更低；水嘴合金中的铅与水接触后可直接溶出至水中。在实际应用中，建立去除水中重金属铅的方法具有十分重要的意义，有助于生活饮用水的安全风险降至更低。

我国水嘴的强制性标准对于元素析出有严格的限量要求，在GB 18145-2014中对于重金属铅析出统计值的允许限值为5μg L^-1。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种碳掺杂金红石颗粒的制备方法及其应用，所制备的碳掺杂金红石颗粒CRPs对人体无害。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种碳掺杂金红石颗粒的制备方法，包括以下步骤：

1)称取氯化铵和D-葡萄糖固体粉末溶解在超纯水中，记为溶液A；

2)在烧杯中加入75–80％乙醇，将十二烷基磺酸钠与钛酸四丁酯分别添加到其中同时进行搅拌，混合均匀，记为溶液B；

3)往溶液B中缓慢加入溶液A，控制氯化铵/D-葡萄糖/钛酸四丁酯的摩尔比为5/(2.8–3)/(9.7–10)，体系呈酸性，将溶液的初始pH值调整为3.0；保持在80–85℃的恒温搅拌20–30min，之后转移到水热反应釜中放在电加热磁力搅拌器上，在160–180℃下搅拌反应7–12h，利用流水迅速冷却到室温；打开反应釜，将前驱体移动到过滤漏斗上，依次用无水乙醇和超纯水洗涤固相；在60–80℃烘箱中放置0.5–1h后，在真空干燥器中冷却；产物在750–850℃马弗炉中煅烧2–4h，得到碳掺杂金红石颗粒。

进一步，所述步骤3)中，制备的碳掺杂金红石颗粒置于无水乙醇中并存储在冰箱中，温度区间为1–8℃。

一种碳掺杂金红石颗粒的制备方法，将制备的碳掺杂金红石颗粒应用到厨房水嘴，进行厨房水嘴中重金属铅的分离。

进一步，根据碳掺杂金红石对的铅吸附极限，取1mg CRPs于自来水中配成1.0L混合液，调整混合液的pH值为6.0并储存于聚丙烯瓶中；使用前振荡聚丙烯瓶以混匀其中的颗粒，将混合液充满厨房水嘴的腔体≥2h，利用材料的强吸附性能进行铅离子的去除。