专利名称：一种重金属汞富集材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种重金属汞富集材料的制备方法，属于环境检测技术领域。
背景技术：
随着现代工业的迅速发展，许多含重金属离子的污染物进入大气、水以及土壤环境，造成了严重的环境污染。重金属离子不易分解，易造成二次污染，可以通过食物链的生物富集作用而积累，一旦摄入人体便会危害身体健康。因此，对水中重金属离子的准确检测
至关重要。汞是一种有毒的银白色重金属元素，它是常温下唯一的液体金属，游离存在于自 然界并存在于辰砂、甘汞及其他几种矿中，元素符号Hg，俗称“水银”。常见的汞的无机化合物如硝酸汞(Hg(NO3)2)、升汞(HgCl2)、甘汞(Hg2Cl2)、溴化汞(HgBr2)、砷酸汞(HgAsO4)、硫化萊(HgS)、硫酸萊(HgSO4)、氧化萊(HgO)、氰化萊(Hg(CN)2)等,可用于萊化合物的合成，或作为催化剂、颜料、涂料等；冶金工业常用汞齐法(汞能溶解其它金属形成汞齐)提取金、银和铊等金属；化学工业用汞作阴极以电解食盐溶液制取烧碱和氯气；汞的一些化合物在医药上有消毒、利尿和镇痛作用，汞银合金是良好的牙科材料，有的还作为药物用作治疗恶疮、疥癣等，口服、过量吸入其粉尘及皮肤涂布时均可引起中毒。在汞的总用量中，游离金属汞占30%左右，化合物状态的汞占70%左右。汞属剧毒物质，空气中游离汞浓度为I. 2 8. 5mg/m时即可引起急性中毒，超过O. lmg/m则可引起慢性中毒。化合物状态的汞多呈粉末状，可经呼吸道、皮肤、消化道吸收。汞的急性毒性靶器官主要是肾，其次为消化道、肺等；慢性毒性靶器官则主要是脑、消化道及肾。其毒性机制可大致概括为三点1、酶抑制作用汞对于酶的各种活性基团如氨基、羧基、羟基、磷酰基，特别是巯基有高度亲和力，可与之结合使酶失活；2、激活介导反应如磷脂水解过程激活后，可使花生四烯酸、血栓素、氧自由基等大量生成，造成组织损伤；3、免疫致病性汞不仅可引起免疫性肾小球损伤，尚可抑制T淋巴细胞功能，从而障碍机体免疫调节机制。由于汞含量很低，要准确测定一般需要富集。目前，有很多物理、化学方法被用于汞的富集，其中，主要有电解法、沉淀法、吸附法等。但电解法能耗较高，并且容易造成二次污染；沉淀法和物理吸附法不能用于痕量重金属离子的检测。化学鳌合，即采用鳌合剂与重金属离子的配位结合吸附重金属离子，因其可以与重金属离子选择性作用，并且可以检测痕量重金属离子而备受关注。虽然，近几年来有使用琉基修饰的介孔二氧化硅、氧和氮修饰的纳米多孔活性炭、氨基修饰的嵌段共聚物等材料用于重金属离子处理的报道，但因其加工制备过程复杂，操作成本较高而难以推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种重金属汞富集材料的制备方法。具体制备方法是(I)将洗净、烘干、粉碎的水稻壳粉与质量分数40% 68%的磷酸溶液，按水稻壳粉与磷酸溶液质量比为I 3 I的比例混合，在50 100°C下搅拌捏合I 2小时，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，继续搅拌捏合I 2小时；(2)将上述混合料在成型设备上挤压成型，并置于干燥箱中80 120°C干燥
I.5 2. 5小时，然后置于360 500°C电阻炉中隔绝空气热处理2 3小时，得到颗粒材料；(3)将氯化钯和葡萄糖溶于水中，在不断搅拌下，将上述颗粒材料加入其中，继续搅拌混合I 2小时，弃掉滤液直接置于干燥箱中烘干，并在150 220°C下加热还原5 10分钟，即得重金属汞富集材料。其中，步骤(2)中挤压成型的颗粒材料是最大粒径不超过4毫米的球形或柱形或鹅卵形或片状或条形颗粒。步骤(3)中所得富集材料的主要成分为活性炭，Pb粒子的质量分数为O. 2 2. 0%，SiO2粒子的质量分数为2 8%。
用此材料填装过滤柱或直接与待富集的水样混合浸泡，即可将其中的汞富集，然后用25%磷酸水溶液浸泡8小时，即可将汞以离子形式转入溶液。本发明的优点及效果I、可以同时富集游离态金属汞和化合态汞；2、制备过程简便，成本低、无二次污染；3、富集材料具有很好的机械强度和化学稳定性，可以循环使用；4、富集材料使用方便，可以填装过滤柱或直接与待富集的水样混合或置于气体样品中即可得到富集目的。
具体实施例方式实施例I(I)将洗净、烘干、粉碎的水稻壳粉与质量分数43%的磷酸溶液，按水稻壳粉与磷酸溶液质量比为1.1 I的比例混合，在52°c下搅拌捏合I小时，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，继续搅拌捏合2小时；(2)将上述混合料在成型设备上挤压成型，并置于干燥箱中82°C干燥I. 8小时，然后置于370°C电阻炉中隔绝空气热处理3小时，得到颗粒材料；(3)将氯化钯和葡萄糖溶于水中，在不断搅拌下，将上述颗粒材料加入其中，继续搅拌混合I小时，弃掉滤液直接置于干燥箱中烘干，并在160°C下加热还原8分钟，即得重金
属萊富集材料。所得材料的主要成分为活性炭，Pb粒子的质量分数为I. 0%，SiO2粒子的质量分数为3%。用此材料填装40厘米以上的过滤柱，将待处理的水样常压过柱一次，即可将水中的汞离子富集70%以上；将待处理的气体样品通过此柱一次，可将微量汞蒸汽吸留80%以上；然后用25%磷酸水溶液浸泡8小时，即可将汞以离子形式转入溶液。实施例2(I)将洗净、烘干、粉碎的水稻壳粉与质量分数50%的磷酸溶液，按水稻壳粉与磷酸溶液质量比为2 I的比例混合，在60°C下搅拌捏合I小时，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，继续搅拌捏合2小时；(2)将上述混合料在成型设备上挤压成型，并置于干燥箱中90°C干燥2小时，然后置于380°C电阻炉中隔绝空气热处理2小时，得到颗粒材料；(3)将氯化钯和葡萄糖溶于水中，在不断搅拌下，将上述颗粒材料加入其中，继续搅拌混合I小时，弃掉滤液直接置于干燥箱中烘干，并在180°C下加热还原9分钟，即得重金
属萊富集材料。所得材料的主要成分为活性炭，Pb粒子的质量分数为O. 5%，SiO2粒子的质量分数为2. 5%。用此材料填装40厘米以上的过滤柱，将待处理的水样常压过柱一次，即可将水中的汞离子富集70%以上；将待处理的气体样品通过此柱一次，可将微量汞蒸汽吸留80%以上；然后用25%磷酸水溶液浸泡8小时，即可将汞以离子形式转入溶液。
实施例3(I)将洗净、烘干、粉碎的水稻壳粉与质量分数60%的磷酸溶液，按水稻壳粉与磷酸溶液质量比为2. 5 I的比例混合，在80°C下搅拌捏合2小时，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，继续搅拌捏合I小时；(2)将上述混合料在成型设备上挤压成型，并置于干燥箱中100°C干燥2. 4小时，然后置于450°C电阻炉中隔绝空气热处理2小时，得到颗粒材料；(3)将氯化钯和葡萄糖溶于水中，在不断搅拌下，将上述颗粒材料加入其中，继续搅拌混合2小时，弃掉滤液直接置于干燥箱中烘干，并在200°C下加热还原6分钟，即得重金
属萊富集材料。所得材料的主要成分为活性炭，Pb粒子的质量分数为I. 3%，SiO2粒子的质量分数为4. 1%ο用此材料填装40厘米以上的过滤柱，将待处理的水样常压过柱一次，即可将水中的汞离子富集75%以上；将待处理的气体样品通过此柱一次，可将微量汞蒸汽吸留80%以上；然后用25%磷酸水溶液浸泡8小时，即可将汞以离子形式转入溶液。实施例4(I)将洗净、烘干、粉碎的水稻壳粉与质量分数65%的磷酸溶液，按水稻壳粉与磷酸溶液质量比为2.8 I的比例混合，在95°C下搅拌捏合I小时，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，继续搅拌捏合2小时；(2)将上述混合料在成型设备上挤压成型，并置于干燥箱中115°C干燥I. 5小时，然后置于480°C电阻炉中隔绝空气热处理2小时，得到颗粒材料；(3)将氯化钯和葡萄糖溶于水中，在不断搅拌下，将上述颗粒材料加入其中，继续搅拌混合I小时，弃掉滤液直接置于干燥箱中烘干，并在210°C下加热还原6分钟，即得重金
属萊富集材料。所得材料的主要成分为活性炭，Pb粒子的质量分数为I. 5%，SiO2粒子的质量分数为7.5%。用此材料填装40厘米以上的过滤柱，将待处理的水样常压过柱一次，即可将水中的汞离子富集70%以上；将待处理的气体样品通过此柱一次，可将微量汞蒸汽吸留80%以上；然后用25%磷酸水溶液浸泡8小时，即可将汞以离子形式转入溶液。
权利要求
1.一种重金属汞富集材料的制备方法，其制备过程是 (1)将洗净、烘干、粉碎的水稻壳粉与质量分数40% 68%的磷酸溶液，按水稻壳粉与磷酸溶液质量比为I 3 : I的比例混合，在50 100°C下搅拌捏合I 2小时，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，继续搅拌捏合I 2小时； (2)将上述混合料在成型设备上挤压成型，并置于干燥箱中80 120°C干燥I.5 2. 5小时，然后置于360 500°C电阻炉中隔绝空气热处理2 3小时，得到颗粒材料； (3)将氯化钯和葡萄糖溶于水中，在不断搅拌下，将上述颗粒材料加入其中，继续搅拌混合I 2小时，弃掉滤液直接置于干燥箱中烘干，并在150 220°C下加热还原5 10分钟，即得重金属汞富集材料。
2.根据权利要求I所述的一种重金属汞富集材料的制备方法，其特征是所述的重金属汞富集材料中Pb粒子的质量分数为O. 2 2. 0%，SiO2粒子的质量分数为2 8%。
3.根据权利要求I所述的一种重金属汞富集材料的制备方法，其特征是所述的挤压成型的颗粒材料是最大粒径不超过4毫米的球形或柱形或鹅卵形或片状或条形颗粒。
全文摘要
本发明涉及一种重金属汞富集材料的制备方法，其制备方法是将洗净、烘干、粉碎的水稻壳粉与磷酸溶液，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，搅拌捏合并挤压成型，先于干燥箱中干燥，再于电阻炉中隔绝空气热处理，得到颗粒材料；将氯化钯和葡萄糖溶于水中，在不断搅拌下，将上述颗粒材料加入其中搅拌混合，弃掉滤液直接置于干燥箱中烘干，并加热还原，即得重金属汞富集材料。所得材料的主要成分为活性炭，Pb粒子的质量分数为0.2～2.0％，SiO2粒子的质量分数为2～8％。用此材料可将水样和气样中的游离汞和化合汞富集，然后用25％磷酸水溶液浸泡8小时，即可将汞以离子形式转入溶液。本发明的制备过程条件温和，操作简便，成本低、无污染；富集材料具有很好的机械强度和化学稳定性，可以循环使用。
文档编号C02F1/28GK102872800SQ20111019261
公开日2013年1月16日 申请日期2011年7月11日 优先权日2011年7月11日
发明者周考文, 李旭菲, 杨燕英, 赵雪凡, 赵鑫 申请人:北京联合大学生物化学工程学院