本發(fā)明涉及廢水處理用吸附材料領(lǐng)域，特別是一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法。

背景技術(shù)：

1、汞及化合物是具有生物毒性，容易通過(guò)遷移和食物鏈富集對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。汞及化合物可分為金屬汞、無(wú)機(jī)汞和有機(jī)汞，無(wú)機(jī)汞的hg2+溶解度高，具有持久的細(xì)胞毒性和致癌性。在氯堿、電池、采礦冶金、電器、油漆、醫(yī)療儀器器械生產(chǎn)使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含hg2+污水，因而，對(duì)含hg2+污水的有效處理是實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和滿(mǎn)足可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的必然要求。含hg2+污水處理方法主要有化學(xué)沉淀法、電解-混凝法、膜分離法和吸附法等等。其中，化學(xué)沉淀工藝需要加入化學(xué)試劑且沉淀會(huì)產(chǎn)生二次污染；電解-混凝法不僅產(chǎn)生二次污染還需要電能驅(qū)動(dòng)電解反應(yīng)；膜分離技術(shù)成本高且對(duì)hg2+選擇性不理想。吸附法處理含hg2+離子污水工藝簡(jiǎn)單，不需要外加試劑和驅(qū)動(dòng)能源，是含hg2+離子污水規(guī)模化處理的理想方向。然而，現(xiàn)有吸附材料對(duì)hg2+有效吸附處理的ph值適應(yīng)性較窄，hg2+離子吸附去除效率較低，且不能有效抑制其他金屬離子對(duì)hg2+的吸附干擾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法，通過(guò)該方法制備的吸附材料，具有優(yōu)異的汞離子吸附去除效率、寬ph范圍適應(yīng)性，且能夠有效抑制其它金屬離子對(duì)汞離子的吸附干擾現(xiàn)象。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明提供一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法，包含按順序進(jìn)行的如下步驟：

4、步驟[1]在泡沫銅基體表面負(fù)載苯甲氰二異氰酸酯；

5、步驟[2]通過(guò)與二氯聯(lián)苯的縮聚反應(yīng)將泡沫銅基體表面的苯甲氰二異氰酸酯轉(zhuǎn)化為苯甲氰二氯聯(lián)苯聚脲；

6、步驟[3]通過(guò)巰基團(tuán)對(duì)氯的取代及偕胺肟基團(tuán)的形成將苯甲氰二氯聯(lián)苯聚脲轉(zhuǎn)化為偕胺肟苯二巰基聯(lián)苯聚脲，最終所述吸附材料。

7、優(yōu)選的，所述步驟[1]具體包括如下操作：

8、a1.將碳酸二甲酯、甲苯二異氰酸酯加入二甘醇中，混合形成第一混合液；將乙酰胺、尿素加入去離子水中，混合形成第二混合液；將一定量第一混合液加入所述第二混合液中，混合形成合成液；將98％濃硫酸和氨基磺酸加入去離子水，混合形成添加液；

9、a2.將泡沫銅試樣浸入所述合成液中，水浴加熱至60-85℃，恒溫下反應(yīng)3-5小時(shí)，然后向合成液中加入一定量添加液，60-85℃下恒溫反應(yīng)1-2小時(shí)，取出試樣并用乙醇清洗多次，室溫下干燥6-8小時(shí)，獲得表面負(fù)載有苯甲氰二異氰酸酯的泡沫銅，記為中間物a。

10、優(yōu)選的，步驟a1中，每升所述第一混合液中碳酸二甲酯加入量為40ml-70ml、甲苯二異氰酸酯加入量為280ml-330ml；所述第二混合液中乙酰胺濃度為120g/l-170g/l、尿素濃度為50g/l-70g/l；所述合成液中第一混合液與第二混合液之間的體積比為2～3:1～2；所述添加液中硫酸質(zhì)量濃度為3-8％、氨基磺酸濃度為10g/l-30g/l。

11、優(yōu)選的，步驟a2中，每升所述合成液中所浸入的泡沫銅的重量為140-170g；添加液與合成液間的體積比為1～2:5～7。

12、優(yōu)選的，所述步驟[2]具體包括如下操作：

13、b1.將3,3'-二氯聯(lián)苯胺、偶氮二甲酰胺、過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯加入丙三醇與乙醇的混合溶劑中，混合形成縮聚反應(yīng)液；

14、b2.將中間物a浸入所述縮聚反應(yīng)液中，磁力攪拌條件下水浴加熱至45-60℃，反應(yīng)3-5小時(shí)，完成苯甲氰二異氰酸酯與二氯聯(lián)苯的縮聚反應(yīng)，獲得表面負(fù)載有苯甲氰二氯聯(lián)苯聚脲的泡沫銅，記為中間物b。

15、優(yōu)選的，所述混合溶劑中丙三醇與乙醇間的體積比為1～2:3～4；每升所述縮聚反應(yīng)液中3,3’-二氯聯(lián)苯胺加入量為240-270g、偶氮二甲酰胺加入量為50-70g、過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯加入量為20-40ml。

16、優(yōu)選的，步驟b2中，每升所述縮聚反應(yīng)液中所浸入的中間物a的重量為80-130g；攪拌速度為90-130轉(zhuǎn)/分。

17、優(yōu)選的，所述步驟[3]具體包括如下操作：

18、c1.將硫代硫酸銨和二甲基亞砜加入去離子水中，混合形成氯取代液；將中間物b浸入所述氯取代液中，常溫下浸泡反應(yīng)6-8小時(shí)，完成巰基團(tuán)對(duì)氯的取代過(guò)程，獲得中間物c；

19、c2.將羥胺和乙二胺加入去離子水中，混合形成偕胺肟基團(tuán)形成液；將中間物c浸入所述偕胺肟基團(tuán)形成液中，室溫下反應(yīng)7-9小時(shí)，完成偕胺肟基團(tuán)的形成過(guò)程，獲得表面負(fù)載有偕胺肟苯二巰基聯(lián)苯聚脲的泡沫銅，即為所述吸附材料。

20、優(yōu)選的，步驟c1中，所述氯取代液中的硫代硫酸銨濃度為140g/l-180g/l、二甲基亞砜濃度為70ml/l-100ml/l；每升所述氯取代液中所浸入的中間物b的重量為150-170g。

21、優(yōu)選的，步驟c2中，所述偕胺肟基團(tuán)形成液中的羥胺濃度為210g/l-230g/l、乙二胺濃度為30ml/l-60ml/l；每升所述偕胺肟基團(tuán)形成液中所浸入的中間物c的重量為70-90g。

22、本發(fā)明的積極效果：根據(jù)本發(fā)明所述方法制備的吸附材料，在以苯甲氰二異氰酸酯和二氯聯(lián)苯在泡沫銅基體表面縮聚合成苯甲氰二氯聯(lián)苯聚脲有機(jī)物的基礎(chǔ)上，通過(guò)使苯甲氰二氯聯(lián)苯聚脲腈基形成偕胺肟基團(tuán)和對(duì)氯進(jìn)行巰基團(tuán)取代而得到表面負(fù)載有偕胺肟苯二巰基聯(lián)苯聚脲的泡沫銅吸附材料?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)特征，其中聚脲結(jié)構(gòu)使制備的吸附材料在寬ph范圍內(nèi)均能保持穩(wěn)定的化學(xué)特性；偕胺肟基具有軟堿特性，由于其具有與軟酸hg2+離子形成絡(luò)合物的強(qiáng)烈傾向而使得吸附材料能夠高度選擇吸附hg2+離子；此外，吸附材料的巰基團(tuán)與hg2+離子具有強(qiáng)烈絡(luò)合效應(yīng)，能夠有效抑制其他金屬離子對(duì)hg2+離子吸附干擾現(xiàn)象發(fā)生。

23、總之，依據(jù)本發(fā)明制備的吸附材料具有優(yōu)異的汞離子吸附去除效率、寬ph范圍適應(yīng)性，且能夠有效抑制其它金屬離子對(duì)汞離子的吸附干擾現(xiàn)象。

技術(shù)特征：

1.一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法，其特征在于，包含按順序進(jìn)行的如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述步驟[1]具體包括如下操作：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法，其特征在于：步驟a1中，每升所述第一混合液中碳酸二甲酯加入量為40ml-70ml、甲苯二異氰酸酯加入量為280ml-330ml；所述第二混合液中乙酰胺濃度為120g/l-170g/l、尿素濃度為50g/l-70g/l；所述合成液中第一混合液與第二混合液之間的體積比為2～3:1～2；所述添加液中硫酸質(zhì)量濃度為3-8％、氨基磺酸濃度為10g/l-30g/l。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法，其特征在于：步驟a2中，每升所述合成液中所浸入的泡沫銅的重量為140-170g；添加液與合成液間的體積比為1～2:5～7。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述步驟[2]具體包括如下操作：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法，其特征在于：所述混合溶劑中丙三醇與乙醇間的體積比為1～2:3～4；每升所述縮聚反應(yīng)液中3,3’-二氯聯(lián)苯胺加入量為240-270g、偶氮二甲酰胺加入量為50-70g、過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯加入量為20-40ml。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法，其特征在于：步驟b2中，每升所述縮聚反應(yīng)液中所浸入的中間物a的重量為80-130g；攪拌速度為90-130轉(zhuǎn)/分。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述步驟[3]具體包括如下操作：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法，其特征在于：步驟c1中，所述氯取代液中的硫代硫酸銨濃度為140g/l-180g/l、二甲基亞砜濃度為70ml/l-100ml/l；每升所述氯取代液中所浸入的中間物b的重量為150-170g。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法，其特征在于：步驟c2中，所述偕胺肟基團(tuán)形成液中的羥胺濃度為210g/l-230g/l、乙二胺濃度為30ml/l-60ml/l；每升所述偕胺肟基團(tuán)形成液中所浸入的中間物c的重量為70-90g。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種處理含汞離子污水用泡沫銅基吸附材料的制備方法，包含按順序進(jìn)行的如下步驟：步驟[1]在泡沫銅基體表面負(fù)載苯甲氰二異氰酸酯；步驟[2]通過(guò)與二氯聯(lián)苯的縮聚反應(yīng)將泡沫銅基體表面的苯甲氰二異氰酸酯轉(zhuǎn)化為苯甲氰二氯聯(lián)苯聚脲；步驟[3]通過(guò)巰基團(tuán)對(duì)氯的取代及偕胺肟基團(tuán)的形成將苯甲氰二氯聯(lián)苯聚脲轉(zhuǎn)化為偕胺肟苯二巰基聯(lián)苯聚脲，最終所述吸附材料。通過(guò)本發(fā)明所述方法制備的吸附材料，具有優(yōu)異的汞離子吸附去除效率、寬pH范圍適應(yīng)性，且能夠有效抑制其它金屬離子對(duì)汞離子的吸附干擾現(xiàn)象。

技術(shù)研發(fā)人員：趙明,向磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北方工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17