專利名稱：層狀草甘膦鋯用作鉛離子吸附材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種層狀草甘膦鋯的新用途，對于廢水中的重金屬離子Pb2+具有高選 擇性和吸附率，并且脫附簡單快速，且該材料可以重復利用。
背景技術(shù)：
重金屬既可以直接進入大氣、水體和土壤，造成各類環(huán)境要素的直接污染，也可以 在大氣、水體和土壤中相互遷移，造成各類環(huán)境要素的間接污染。由于重金屬不能被微生物 降解，在環(huán)境中只能發(fā)生各種形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化，所以重金屬污染的消除往往更為困難， 對生物引起的影響和危害也是人們更為關(guān)注的問題。水體中的Pb2+污染主要來源于電鍍、 采礦等工業(yè)廢水的排放。環(huán)境中特別是環(huán)境水樣中的鉛量，是環(huán)境監(jiān)測控制的一個重要指 標。在各種環(huán)境污染處理技術(shù)中，吸附法是廣泛應(yīng)用的方法，用的吸附劑有活性炭、活性硅 藻土、纖維、天然蒙脫土、煤渣以及混凝劑等。近年來，由于磷酸鋯(&P)及其衍生物具有良好的離子交換特性和較大的內(nèi)表 面積，其能夠吸附重金屬等有毒物質(zhì)，在環(huán)境保護方面的研究工作取得了長足的發(fā)展。如 Bingcai Pan 等人在文獻 J. Journal of Hazardous Materials 172 (2009) 129-137 中研究 了無定形磷酸鋯以及磷酸鋯衍生物對重金屬的選擇性吸附。并且將D-100(聚苯乙烯磺酸 交換劑)和ZrP對重金屬吸附進行比較，發(fā)現(xiàn)ZrP對重金屬吸附遠遠比D-100吸附量大， ZrP 其吸附量為 0. 79meq/g(81. 84mg/g)，ZrP 及其衍生物 ZrP-D001 (ZrP 分散在 D-100)體 系可以用一定濃度的HC1進行淋洗再生。同樣在文獻J. Journal of Hazardous Materials 170 (2009) 824-828中提到，& (HP03S) 2 (ZrPS)在存在競爭離子Ca (II)的水溶液中對重金屬 離子Pb(II)，Cd(II)和Zn(II)具有高效選擇性，其吸附量分別為Pb (II)吸附量為1.5meq/ g(155. 4mg/g), Cd(II)吸附量為 1. 38meq/g(77. 56mg/g)，Zn(II)為 1. 30meq/g(42. 51mg/ g)，同樣該材料用6M的HC1淋洗同樣也可以達到再生效果。相對于純粹的無機磷酸鋯體系來說，由于有機膦酸鋯類化合物具有更大的比表面 積和其內(nèi)部可能存在的與金屬離子配位基團，使其具有潛在的比無機磷酸鋯更加優(yōu)良的吸 附性能。本實驗室對有機膦酸鋯類化合物-層狀草甘膦鋯(&GP)進行了深入研究，并在專 利申請200810223091. X中公開了該化合物及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供層狀草甘膦鋯的新用途，即將其用作鉛離子吸附材料。主要 用于含鉛離子廢水溶液的處理。層狀草甘膦鋯(ZrGP)，分子式為C6H13N201Q.5P2&;其微觀形貌為長竹片狀結(jié)晶，其 制備方法已經(jīng)在專利申請200810223091. X中公開。本發(fā)明實施例1證明了用層狀草甘膦鋯吸附含鉛離子水溶液，較合適的吸附時間 為4-6小時。實施例2證明了用層狀草甘膦鋯吸附含鉛離子水溶液，適合吸附初始濃度在100-800mg/L的含鉛溶液。實施例3證明了用層狀草甘膦鋯吸附含鉛離子水溶液，較合適的吸附溫度是 40-60 °C。實施例4證明了層狀草甘膦鋯對鉛離子選擇性吸附性能較好。實施例5證明了用層狀草甘膦鋯吸附含鉛離子水溶液，層狀草甘膦鋯可多次重復 利用。本發(fā)明的有益效果在于本方法提供了一種新型的吸附材料，該材料對重金屬離 子Pb2+具有很強的吸附效果，且工藝操作容易。有其他離子存在時該材料對Pb2+吸附具有 高效選擇性，并且脫附過程快速完全，簡單無毒害，而且重復吸脫附，吸附量不會發(fā)生變化， 說明該材料可以重復利用。
具體實施例方式實施例1 用硝酸鉛配制初始濃度為350mg/L Pb2+的溶液，稱量0. lg &GP加入該鉛溶液中， 室溫條件下開始攪拌，每隔30分鐘取樣測溶液中Pb2+的含量，結(jié)果見表1。如表1所示Pb2+ 的吸附量隨時間的增加而增加，吸附時間大于300分鐘后吸附量幾乎不再發(fā)生變化，說明 吸附已經(jīng)達到平衡。由表1得出較合適的吸附時間為4-6小時。吸附樣品用0. 1M鹽酸進行脫附，脫附時間為10-20分鐘，結(jié)果表明脫附非常完全。表 權(quán)利要求
一種層狀草甘膦鋯的應(yīng)用，將其用作鉛離子吸附材料；所述的層狀草甘膦鋯分子式為C6H13N2O10.5P2Zr。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀草甘膦鋯的應(yīng)用，用層狀草甘膦鋯吸附含鉛離子水溶 液，吸附時間為4-6小時；吸附溫度是40-60°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀草甘膦鋯的應(yīng)用，適用于濃度為100-800mg/L的含鉛溶液，且能多出多次重復使用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種層狀草甘膦鋯的新用途，即將其用作鉛離子吸附材料。層狀草甘膦鋯分子式為C6H13N2O10.5P2Zr。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)層狀草甘膦鋯對鉛離子有較強的吸附能力且有較好的選擇性吸附性能；通過實驗確定了用層狀草甘膦鋯吸附含鉛離子水溶液，較合適的吸附時間為4-6小時，較合適的吸附溫度是40-60℃。層狀草甘膦鋯適合吸附濃度在100-800mg/L的含鉛溶液且可多次重復使用。將該用途用于凈化含鉛離子廢水，對保護環(huán)境將起到積極作用。
文檔編號C02F101/20GK101947434SQ20101027933
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者張月娟, 徐慶紅, 樊發(fā)英 申請人:北京化工大學