專利名稱：胺肟螯合纖維富集汞的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于胺肟螯合纖維富集汞的方法。
背景技術：
汞因其具有特殊的性質已被廣泛應用。與此同時，汞對人類賴以生存的環(huán)境造成的污染亦日趨嚴重。進入環(huán)境的汞，尤其是地面水中的汞，通過食物鏈富集并可由此渠道而進入人體并導致人類出現(xiàn)汞中毒，如水俁病。顯然，工業(yè)三廢中汞的回收勢在必行。而本發(fā)明的胺肟螯合纖維富集汞的方法將為含汞工業(yè)三廢的處理提供方便、高效且具有十分廣闊應用前景的一項新技術。此外，本發(fā)明的富集汞這一新技術對汞分析測定和高純物質的提純等亦具有十分重要意義。
離子交換和吸附是富集、分離經常采用的頗為有效的手段，在金屬離子等的富集、分離中發(fā)揮了重要作用(USSR，483,405；JP 1,017,953；JP 0,910,764)。離子交換和吸附同樣是富集、分離汞的有效手段，含有各種功能基團的樹脂已用于一些樣品中汞的富集、分離(H.Emteborget al.，Analyst，1993，118(8)1007；M.Johansson et al.，F(xiàn)reseniusJ.Anal.Chem.，1995，351(4~5)461)。螯合纖維富集金屬離子具有許多優(yōu)點，早已引起人們的關注(K.Hayakawa et al.，J.Appl.Polym.Sci.，1977，21665)。綜觀現(xiàn)狀，雖然有多種樹脂和某些螯合纖維已用于汞的富集，并建立了有效的富集方法。然而新型高選擇性、高效的樹脂和螯合纖維及相應的高效富集技術仍然是人們追求的目標。螯合纖維具有速度快、易解脫、易再生等優(yōu)點，因而新型高效螯合纖維更是倍受青睞。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種胺肟螯合纖維富集汞的方法。
本發(fā)明主要基于以下原理(1)螯合基團與金屬離子的螯合作用可提高對金屬離子的富集能力。纖維或樹脂含有的螯合基團與汞形成螯合物愈穩(wěn)定，則其對汞的富集能力愈強。(2)螯合纖維或樹脂對金屬離子的吸附量取決于其螯合基團的含量。金屬離子與纖維或樹脂上的螯合基團按照化學劑量反應生成定組成的螯合物。據(jù)此，須選擇含有一定量的螯合基團的纖維或樹脂，從而保證對汞有相當大的吸附容量。(3)化學鍵合有助于螯合基團穩(wěn)定地結合在纖維或樹脂基體上。功能基團與基體的結合通常可采用吸附、浸漬、化學鍵合等方法。然而吸收、浸漬等方法導致功能基團與基體的不良結合，在對金屬離子的吸附、解吸及再生的過程中功能基團容易流失，致使其再生和壽命受到影響。采用化學鍵合的方法使螯合基團與纖維或樹脂基體間生成化學鍵，這可使螯合基團穩(wěn)定的結合在纖維或樹脂上。這樣的螯合纖維或樹脂可在各種酸、堿條件下，反復再生長期保持對汞的高效富集能力。化學鍵合螯合纖維或樹脂應為優(yōu)選者(4)縮短離子的擴散距離以提高富集離子的速度。傳統(tǒng)的離子交換樹脂的交換速度由離子的擴散過程控制。由于離子需要通過擴散進入樹脂的內部以完成交換過程，這就導致離子交換的速度慢。為解決這一問題，須優(yōu)選螯合基團鍵合于基體表面的螯合纖維或樹脂，這樣離子則不必擴散進入內部即可完成富集過程，因而縮短了反應時間，使富集效率明顯提高。
基于上述科學原理優(yōu)選了胺肟螯合纖維，并建立了用這一胺肟螯合纖維富集汞的高效新方法，該法可定量富集汞。
本發(fā)明以市售合成纖維為原料，經一系列物理過程和化學反應，在合成纖維表面鍵合上胺肟螯合基團-(NH2)C＝NOH，制成胺肟螯合纖維(本胺肟螯合纖維的合成方法見石洪皋等，功能高分子學報，1992，5(1)42)。
胺肟螯合纖維使用前經以下處理，先以去離子水浸泡一晝夜，將去離子水棄之；然后用乙醇洗，棄去乙醇后用去離子水洗；最后用2.5mol/L硝酸洗，棄去硝酸后再用去離子水洗至中性；處理好的胺肟螯合纖維儲于保干器中備用。
采用柱色譜方法對汞進行富集，使用玻璃色譜柱，玻璃柱底部附有120～150μm的燒結玻璃砂篩板，胺肟螯合纖維色譜柱的直徑與其長度比為1∶10～1∶15，色譜柱先用2.5mol/L硝酸洗柱，然后用去離子水洗至中性，將含汞的水溶液的pH值調至1.0～5.0，富集線流速為5～8cm/min，色譜柱富集汞后，用去離子水洗至中性，再用2.0～3.0mol/L硝酸將富集的汞洗脫并收集，所用硝酸總體積為色譜柱體積的5～7倍。用冷原子吸收測汞儀測定收集液中汞的含量，計算其富集率為99.1～100.8％。用硝酸將富集的汞洗脫后，再用去離子水將色譜柱洗至中性，則色譜柱即可再生，并可再次用于汞的富集。
用上述洗脫條件，色譜柱富集汞可定量洗脫和回收，故可用于汞的定量測定。對非定量測定汞的富集，則洗脫汞用硝酸的體積可選為3～4倍柱體積。
用靜態(tài)法測定了胺肟螯合纖維對汞的飽和吸附量為31.9mg/g干纖維。還測定了pH＝3時，汞與一些金屬的分離因數(shù)。αHg/Cr1380；αHg/Fe78.9；αHg/Pb695；αHg/Sn106；αHg/Ni80.5.
本發(fā)明螯合纖維的螯合基團鍵合于纖維基體的表面，汞不須擴散進入纖維的內部即可完成富集過程，而且螯合纖維的比表面積相當大，因而本方法對汞的富集速度很快；胺肟螯合纖維富集的汞容易洗脫；本方法在很寬的pH范圍內可定量富集汞；胺肟螯合纖維制備成本低，化學穩(wěn)定性好；色譜柱再生容易，富集的汞經硝酸洗脫后，用去離子水洗至中性，則色譜柱得以再生，可直接用于其它樣品中汞的富集，并可長期使用。鑒于上述特點，本發(fā)明的技術尤其適合于大量廢水中汞的富集，亦可用于汞的分離、分析測定等。
具體實施例方式
實施例1胺肟螯合纖維使用前經以下處理。先以去離子水浸泡一晝夜，將去離子水棄之。然后用乙醇洗，棄去乙醇后用去離子水洗至中性。最后用2.5mol/L硝酸洗，棄去硝酸后同樣用去離子水洗至中性。處理好的胺肟螯合纖維可用于汞的富集。采用Φ0.7×10cm玻璃柱，底部裝有120～150μm燒結玻璃砂篩板。胺肟螯合纖維色譜柱先用2.5mol/L硝酸洗柱，然后用去離子水洗至中性。取含有汞1.25700mg的樣品水溶液，汞溶液樣品的pH值調至3.0，按6cm/min的線流速使樣品流過上述色譜柱以使汞富集于柱上。然后用去離子水洗至中性，再用2.5mol/L硝酸將富集的汞洗脫并收集，其總體積為色譜柱體積的7倍。用冷原子吸收測汞儀測定收集液中汞的含量，計算其富集率為99.9％。
實施例2
將胺肟螯合纖維先以去離子水浸泡一晝夜，將去離子水棄之。然后用乙醇洗，棄去乙醇后用去離子水洗至中性。最后用2.5mol/L硝酸洗，棄去硝酸后同樣用去離子水洗至中性。將處理好的胺肟螯合纖維裝于Φ0.7×7.0cm玻璃色譜柱，并用于汞的富集。取含有汞0.93400mg的樣品水溶液，汞樣品的pH值調至1.0。其余操作同實施例1。汞的富集率為99.3％。
實施例3將胺肟螯合纖維先以去離子水浸泡一晝夜，將去離子水棄之。然后用乙醇洗，棄去乙醇后用去離子水洗至中性。最后用2.5mol/L硝酸洗，棄去硝酸后同樣用去離子水洗至中性。將處理好的胺肟螯合纖維裝于Φ0.7×10.5cm玻璃色譜柱，并用于汞的富集。取含有汞0.42500mg的樣品水溶液，汞樣品的pH值調至5.0。其余操作同實施例1。汞的富集率為100.1％)。
實施例4用硝酸將實施例1所用的色譜柱富集的汞洗脫后，再用去離子水將色譜柱洗至中性，則色譜柱即用于本實施例。取含有汞0.17800mg的樣品水溶液，汞的富集線流速用5cm/min，其余操作同實施例1。汞的富集率為99.6％。
實施例5用硝酸將實施例4所用的色譜柱富集的汞洗脫后，再用去離子水將色譜柱洗至中性，則色譜柱即用于本實施例。取含有汞0.09360mg的樣品水溶液，汞的富集線流速用8cm/min，其余操作同實施例1。汞的富集率為99.5％。
實施例6用硝酸將實施例5所用的色譜柱富集的汞洗脫后，再用去離子水將色譜柱洗至中性，則色譜柱即用于本實施例。取含有汞0.05730mg的樣品水溶液，用2.0mol/L硝酸洗脫柱上富集的汞，其余操作同實施例1。汞的富集率為99.1％。
實施例7用硝酸將實施例6所用的色譜柱富集的汞洗脫后，再用去離子水將色譜柱洗至中性，則色譜柱即用于本實施例。取含有汞0.01960mg的樣品水溶液，用3.0mol/L HNO3洗脫柱上富集的汞，其余操作同實施例1。汞的富集率為100.3％。
實施例8用硝酸將實施例7所用的色譜柱富集的汞洗脫后，再用去離子水將色譜柱洗至中性，則色譜柱即用于本實施例。取含有汞0.00617mg的樣品水溶液，以5倍色譜柱體積的硝酸洗脫柱上富集的汞，其余操作同實施例1。汞的富集率為100.5％。
實施例9取含有汞0.76900mg的樣品水溶液。用硝酸將富集的汞洗脫后，再用去離子水將色譜柱洗至中性，繼以用于下次汞的富集。采用這樣反復使用8次的Φ0.7×10cm色譜柱，其余操作同實施例1。汞的富集率為99.5％。
實施例10取含有汞0.00816mg的樣品水溶液，采用反復使用12次的Φ0.7×10cm色譜柱，其余操作同實施例1。汞的富集率為100.8％。
權利要求
1.一種胺肟螯合纖維富集汞的方法，胺肟螯合纖維玻璃色譜柱的直徑與其長度比為1∶10～1∶15，玻璃柱底部附有120～150μm的燒結玻璃砂篩板，色譜柱先用2.5mol/L硝酸洗柱，然后用去離子水洗至中性，將含汞的水溶液pH值調至1.0～5.0，富集線流速為5～8cm/min，色譜柱富集汞后，用去離子水洗至中性，再用2.0～3.0mol/L硝酸將富集的汞洗脫并收集，所用硝酸總體積為色譜柱體積的5～7倍。
2.如權利要求1所述的胺肟螯合纖維富集汞的方法，其特征在于胺肟螯合纖維使用前經以下處理，先以去離子水浸泡一晝夜，將去離子水棄之；然后用乙醇洗，棄去乙醇后用去離子水洗；最后用2.5mol/L硝酸洗，再用去離子水洗至中性；處理好的胺肟螯合纖維儲于保干器中備用。
全文摘要
本發(fā)明屬于胺肟螯合纖維富集汞的方法。采用柱色譜方法對汞進行富集，使用玻璃色譜柱，玻璃柱底部附有120～150μm的燒結玻璃砂篩板，胺肟螯合纖維色譜柱的直徑與其長度比為1∶10～1∶15，色譜柱先用2.5mol/L硝酸洗柱，然后用去離子水洗至中性，將含汞的水溶液的pH值調至1.0～5.0，富集線流速為5～8cm/min，色譜柱富集汞后，用去離子水洗至中性，再用2.0～3.0mol/L硝酸將富集的汞洗脫并收集，所用硝酸總體積為色譜柱體積的5～7倍。用冷原子吸收測汞儀測定收集液中汞的含量，計算其富集率為99.1～100.8％。用硝酸將富集的汞洗脫后，再用去離子水將色譜柱洗至中性，則色譜柱即可再生，并可再次用于汞的富集。
文檔編號G01N30/08GK1544938SQ20031011004
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月17日 優(yōu)先權日2003年11月17日
發(fā)明者牛春吉, 王眾, 石威, 孫艷紅 申請人:中國科學院長春應用化學研究所