专利名称：一种高效选择性去除铅离子的磷酸盐材料及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及溶液中重金属离子去除的领域，具体涉及一种高效的、可与铅离子进行选择性离子交换的磷酸盐材料。
背景技术：
用离子交换方法去除溶液中铅离子在重金属离子去除的技术领域中是已知的技术。目前，已经有一些采用含磷酸盐的天然材料用于去除铅离子的报道，如用碳氟磷灰石(公开号为CN1201719A的中国专利申请)、硫酸铝改性的高岭土(公开号为 CN101543767A 的中国专利申请)、自然磷酸盐(Hydrometallurgy 81 (2006) 219-225， Journal of Hazardous Materials Bl19(2005)183-188, Environmental Pollution 131(2004)435-444)等。这些材料廉价易得，在一个最优化的pH值和温度下可以对铅离子进行去除。然而这些材料以天然材料为主，因杂质含量较多，致使有效吸附成分含量较低， 从而导致饱和吸附量受到了一定限制，需要大量材料才能处理少量铅离子，并且容易产生大量污泥。因此，人工合成较高纯度的磷酸盐用于去除溶液中的铅离子受到了越来越多的关注。如公开号为CN101112994A的中国专利申请中公开的水热合成的含氟磷酸钛铝钠盐，因具有较好的形貌和纯度，在酸性条件下可以有效的与氢离子、铅离子进行交换，具有对锂离子的选择性。Caltl (PO4)6 (OH) (Environ. Sci. Technol. 1994,28,1219-1228), BaHAp (Colloids and Surfaces A :Physicochemical and Engineering Aspects 169 (2000) 17-26)以及 Sr10 (PO4) 6 (OH) (J. Chem. Soc.，Faraday Trans.，1996，92 (21)，4305-4310)等磷酸盐类材料也表现出了对铅离子的选择性去除以及较好的离子交换效果，但是其最优的去除性能在一定程度上受制于温度和溶液pH，且其离子交换原子比(如HVSr = 0. 507,Pb/Ca = 0. 113， Pb/Ba = 0. 137)和其对铅离子的选择性[如铅离子的吸附量为其它金属离子(如Cu，Zn, Cd，Co)的1-4倍]都有待进一步提高。用锶离子作为与铅离子进行交换的材料已经被阿兰哈利基等人报道，如公开号为CN86100839A的中国专利申请中公开的一种含铅离子液体的离子交换除铅离子方法， 其优选的材料是硅灰石和天青石，主要含硫酸锶或者硅酸锶，35小时后的饱和吸附量为 7. 5ang/g，吸附量较低。
发明内容
本发明提供了一种高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料，具有粒径小、较大的比表面积、反应活性位点多、纯度高等特点。一种高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料，包括用于与铅离子进行离子交换的金属阳离子和磷酸根类阴离子。所述的金属阳离子优选为Sr2+、Ba2+中的一种或两种。锶离子和钡离子与铅离子具有类似的离子半径和电荷，可以与铅离子进行离子交换，继而产生与本发明磷酸盐材料本身相比更稳定的铅磷酸类沉淀，从而达到固定铅离子的效果。所述的磷酸根类阴离子为含有磷酸根的阴离子，优选为磷酸根、磷酸氢根、焦磷酸根、羟基磷酸根中的一种或两种以上。所述的磷酸盐材料进一步可优选为Sr5(PO4) 3 (OH)、Sr3 (PO4)2, SrHPO4, Ba3 (PO4)2, BaHPO4, Ba2.5Sr0 5(PO4)2, Sr2P2O7 · 50H20 中的一种或者两种以上。所述的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料的制备方法，包括以下步骤(1)将所述金属阳离子的可溶性金属盐溶解于水中，混合均勻得到溶液；或者，将所述金属阳离子的可溶性金属盐溶解于水中，加入表面活性剂，混合均勻得到溶液；(2)将含磷酸根的可溶性盐溶解于水中，得到含磷酸根的可溶性盐水溶液，向步骤 (1)得到的溶液中滴加含磷酸根的可溶性盐水溶液，反应后再经过离心或者过滤，固体产物经洗涤、干燥得到磷酸盐材料。为了减少普通水中含量的微量离子对本发明制备的磷酸盐材料产生影响，本发明制备方法中的水优选为去离子水。所述的可溶性金属盐与含磷酸根的可溶性盐的用量并没有严格的限定，一般根据所需制备的磷酸盐材料中金属阳离子与磷酸根的摩尔配比来计算原料性金属盐与含磷酸根的可溶性盐的用量，也可某一原料过量，保证产物完全生成，所述的可溶性金属盐、表面活性剂和含磷酸根的可溶性盐的质量比为1 0-1 0.5-10。所述的可溶性金属盐由金属阳离子和阴离子组成，所述的金属阳离子与磷酸盐材料中的金属阳离子具有相同的含义，可选用Sr2+、Ba2+中的一种或两种，Sr2+、Ba2+可以与1 2+ 进行离子交换。由于可溶性金属盐中的阴离子在去除1 2+所起的作用不大，可溶性金属盐中对阴离子没有特别的要求，选择的阴离子只需要满足与Sr2+、Ba2+结合后为可溶性的盐即可。所述的阴离子可选用无机酸根离子、有机酸根离子中的一种或者两种。所述的无机酸根离子优选硝酸根离子、氯离子中一种或两种以上。所述的含磷酸根的可溶性盐可选用磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸一氢钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸一氢钾、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸一氢铵中的一种或两种以上。所述的表面活性剂可起到软模板的作用，辅助产物形成规整的形貌，可选用本领域常用的表面活性剂，优选十二烷基苯磺酸钠、二乙烯三胺、硬脂酸、季铵化合物、卵磷脂、 氨基酸、甜菜碱、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的一种或两种以上。所述的表面活性剂的用量适量即可，一般可选用为表面活性剂与可溶性金属盐的质量比为0-1 1。所述的溶液中可溶性金属盐的浓度、所述的含磷酸根的可溶性盐水溶液的浓度可以影响产物磷酸盐的形貌，浓度较高的条件下，产物尺寸变小，规整度变差，从而影响产物的离子交换性能。为了得到较规整的产物，所述的溶液中可溶性金属盐的浓度优选为0. 03mol/L-0. 8mol/L,所述的含磷酸根的可溶性盐水溶液的浓度优选为0. 02mol/ L-1. 2mol/L0步骤(1)中，混合均勻后最好调整pH至1 7。防止大量的氢氧化锶或氢氧化钡产生阻碍后续磷酸盐的生成。可采用常用的酸性PH调节剂进行调节，如稀盐酸、稀硝酸等。步骤O)中，反应条件优选为在5°C 300°C反应Ih 48h。温度太低或者时间太短，产物形貌不好。温度太高容易烧结，产物比表面积小，有效活性位点减少，不利于交换性能。时间可以少量延长，产物形貌不会有太大变化，但是耗能不经济。大量延长时间，溶剂可能慢慢挥发，产物烧结。洗涤条件优选为洗涤的溶剂为水或醇中的一种或两种，洗涤3 7次。干燥条件优选为在40°C 80°C下真空干燥Ih Mh。所述的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料可作为去除铅离子的材料，该高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料在除去铅离子中具有高选择性和高去除率等优点。所述的磷酸盐材料作为去除铅离子的材料去除铅离子的方法，包括以下步骤(1)取50毫升铅离子浓度为10mg/L 2000mg/L的溶液，调节pH值为0. 1 5， 得到配制溶液；(2)将0. 03g-10g的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料均勻分散在配制溶液或者实际溶液中，于1°C 80°C下反应5min 48h。配制溶液的pH高于5以后，铅离子以及其他本专利涉及的金属离子，会由于自身生成氢氧化物沉淀而无法计算加入磷酸盐材料产生的去除效率；PH太低，部分的交换产物磷酸铅会再次溶解在水中，无法去除。所述的溶液中可以不含干扰离子也可以含有干扰离子，所述的干扰离子为铟离子、镉离子、汞离子、砷离子、铜离子、铬离子、锌离子、镁离子、铁离子中一种或两种以上。所述的溶液中各干扰离子的浓度为0. lmg/L 10000mg/L。反应5min 4 后可过滤掉磷酸盐，用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MQ或者电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)来测量吸附前后的溶液各种金属离子的浓度，从而计算得到去除率以及饱和吸附量，计算方法如下去除率(％)=(反应前金属离子浓度-反应后金属离子浓度)/反应前金属离子浓度χιοο% ；饱和吸附量(mg/g)=(反应前金属离子浓度-反应后金属离子浓度)X溶液体积/磷酸盐材料加入量。将本发明高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料作为铅离子选择吸附材料使用时，条件优选材料用量为0. 05 lg，铅离子浓度为10 2000mg/L，pH为1_5，吸附时间为0. 5 8小时。本发明磷酸盐材料对铅离子具有饱和吸附量(实测)10 1505mg/g ；在铅离子浓度为1 2000mg/L，干扰离子浓度为0. 1 10000mg/L的范围内，对铅的选择去除率为 80 100% (实测)，对其它金属离子去除率为0 30% (实测)，对铅离子具有很好的选择性。本发明与部分现有技术的效果对比数据如下公开号为CN86100839A的中国专利申请公开了一种含铅离子液体的离子交换除铅离子方法，用锶离子作为与铅离子进行交换的材料，其优选的材料是硅灰石和天青石，主要含硫酸锶或者硅酸锶，35小时后的饱和吸附量为7. 52mg/g。而本发明磷酸盐材料一个优选的结果(实施例1制备的Sr5(PO4)3(OH))同温度下在1小时内对铅离子吸附量达到 1505mg/g，是该专利申请公开的吸附量的200倍，也是其他现有技术的多倍，具体地，是文献“多孔磷酸锆选择性去除水溶液中金属离子的行为及其机理”(Selectiveheavy metals removal from waters by amorphous zirconium phosphate :Behaviorand mechanism，Water research 41(2007)3103-3111)公开的除铅离子材料的吸附量的6. 9倍，是文献 “用活性磷酸盐去除水溶液中的铅离子”(Removalof lead from aqueous solutions by activated phosphate, Journal of HazardousMaterials B119 (2005) 183—188)公开的除铅离子材料的吸附量的9. 9倍，是文献“用廉价矿物吸附剂吸附铅离子、铜离子和锌离子，，(Multi-componentsorption of Pb (II), Cu (II) and Zn (II) onto low-cost mineral adsorbent, Journal ofHazardous Materials 154(2008)221-229)公开的除铅离子材料的吸附量的Μ. 2倍。另外，本发明磷酸盐材料交换后生成的磷酸铅是铅相关盐类以及其他金属离子磷酸盐中溶度积较小的(pKsp =Pb3(PO4)3 = 42. l,PbS = 28,Pb (OH)2 = 14. 93,PbSO4 =7. 79，PbSeO4 = 6. 84，，Cu3 (PO4) 2 = 36. 9，Cd3 (PO4) 2 = 32. 6，Zn3 (PO4) 2 = 32. 04，Sr3 (PO4) 2 =27. 39，CrPO4 = 22. 62，FePO4 = 21. 89)。因此，交换后的最终产物磷酸铅具有更好的化学稳定性，防止去除后的废渣进一步释放铅离子，造成二次污染。与现有技术相比，本发明具有如下优点(1)本发明磷酸盐材料形貌规整，具有纳米尺度(一维、二维或三维)，且杂质少， 纯度高，比天然含磷酸盐的材料含有更多的有效固定铅离子的成分，从而用料少，产生较少的污泥，减少后续处理。(2)本发明磷酸盐材料在溶液中可以部分或全部溶解，释放出可与铅离子交换的锶离子或(和)钡离子，又因其具有纳米结构，比表面积大，活性位点多，因此可快速去除铅离子，且具有较好的选择性和饱和吸附量，明显高于现有技术的结果。(3)温度和溶液pH对本发明磷酸盐材料的选择性和饱和吸附量影响不大，本发明磷酸盐材料可以广泛应用于不同条件下铅离子的选择性去除，不需要严格控制反应温度和对溶液PH的预处理，从而减少工序，降低成本。(4)本发明磷酸盐材料含有的锶离子和钡离子，由于用料少，即使在酸溶液中少量的析出，也是对环境污染较小，因此具有环境友好的特性，不会造成二次污染。(5)本发明磷酸盐材料的制备方法，利用调节pH值可以调节磷酸盐生成的动力学，通过反应过程各参数的控制，影响反应物或反应产物的溶解特性，从而最终影响产物的构成，包括含结构的羟基、结晶水以及磷酸根的组成(磷酸一氢根，磷酸二氢根，磷酸根，焦磷酸根)。制备过程中，使用适量的表面活性剂能诱导晶粒的有序排列，有利于得到规整形貌的磷酸盐材料。该制备方法得到的反应产物粒径小，具有较大的比表面积，反应活性位点多。所制备的磷酸盐材料纯度高，含杂质较少，取用少量磷酸盐材料即可达到较好的吸附性能，产生废渣少。该制备方法合成方法简单，可操作性强、可控性好、重现性好，易于工业化生产，生产成本低廉，具有较好的经济效益。本发明磷酸盐材料整个制备工艺及吸附应运操作简单，吸附性能稳定，利用离子交换的原理固定铅离子，是一种性价比较高的新型吸附材料。(6)本发明磷酸盐材料利用离子交换的原理固定铅离子，对铅离子去除速度快，且具有较好的选择性和很高的饱和吸附量，明显优于现有技术的效果。并且，温度和溶液PH 对磷酸盐材料的选择性和饱和吸附量影响不大，可以广泛应用于不同条件下铅离子的选择性去除，不需要严格控制反应温度和对溶液PH的预处理，从而减少工序，降低成本。整个材料制备工艺及吸附应运操作简单，吸附性能稳定。
图1为本发明实施例1制备的Sr5(PO4)3(OH)的扫描电子显微镜图；图2为本发明实施例3制备的Bii3(PO4)2的扫描电子显微镜图；图3为本发明实施例1制备的Sr5 (PO4) 3 (OH)的X射线衍射谱图，即不同角度 (2theta,)下衍射峰位置与衍射强度(intensity)同标准谱图(JCPDQ中对照，确定物质的化学组成；图4为本发明实施例2制备的SrHPO4的X射线衍射谱图；图5为本发明实施例3制备的Ba3(PO4)2的X射线衍射谱图，即不同角度(2theta，) 下衍射峰位置与衍射强度(intensity)同标准谱图(JCPDS)中对照，确定物质的化学组成；图6为本发明实施例4制备的Ba2.5Sr0.5(PO4)2以及Sr2P2O7 · 50H20的混合物的X 射线衍射谱图；图7为本发明实施例6中SrHPO4在不同酸碱度(pH)条件下对1 2+的吸附量(qe) 的变化关系图；图8为本发明实施例7中Bei3(PO4)2在不同温度CTemperature)下对Pb2+的吸附量( )的变化关系图；图9为本发明实施例1制备的Sr5(PO4)3(OH)的饱和吸附曲线，即铅离子初始浓度 (C0)与Sr5(PO4)3(OH)的饱和吸附量(qe)的变化关系图。
具体实施例方式以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的药品及反应条件可以具体调整，未注明的条件为实验室中常规条件。实施例1(1)将1. 07g硝酸锶加入50mL的去离子水中溶解，并加入0. 036g十六烷基三甲基溴化铵，充分搅拌30min，使其分散均勻，用O.Olmol/L稀硝酸调整pH = 5，得到溶液。(2)将0. 823g磷酸钠均勻溶解于50mL的去离子水中得到含磷酸根的可溶性盐水溶液，将含磷酸根的可溶性盐水溶液逐滴加入到步骤(1)得到的溶液中，置于高压反应罐中于120°C下反应Mh，反应产物经过抽滤机抽滤后再经过滤纸过滤，然后醇洗3次后再水洗3次，在60°C下真空干燥6h，即得白色的磷酸盐材料，其扫描电子显微镜图如图1所示， 为直径为50 lOOnm，长度为0. 5 2微米的长棒状Sr5(PO4)3(OH)(简称SP)；该磷酸盐材料的X射线衍射谱图如图3所示。实施例2(1)将2g硝酸锶加入IOOmL的去离子水中溶解，并加入0. 5g十二烷基苯磺酸钠， 充分搅拌30min，使其分散均勻，用0. lmol/L稀硝酸调整pH = 1，得到溶液。(2)将2g磷酸二氢钠均勻溶解于50mL的去离子水中得到含磷酸根的可溶性盐水溶液，将含磷酸根的可溶性盐水溶液逐滴加入到步骤(1)得到的溶液中，在20°C下反应 24h,反应产物经过抽滤机抽滤后再经过滤纸过滤，然后醇洗3次后再水洗3次，50°C下真空干燥18h，即得白色的磷酸盐材料，为直径为20 70nm，长度为100 50nm的短棒状
8SrHPO4,该磷酸盐材料的X射线衍射谱图如图4所示。实施例3(1)将2. 61g硝酸钡加入IOOmL的去离子水中溶解，并加入1. 5g十六烷基三甲基溴化铵，充分搅拌30min，使其分散均勻，用O.Olmol/L稀硝酸调整pH = 5，得到溶液。(2)将IOg磷酸钠均勻溶解于IOOmL的去离子水中得到含磷酸根的可溶性盐水溶液，将含磷酸根的可溶性盐水溶液逐滴加入到步骤(1)得到的溶液中，置于高压反应罐中于180°C下反应8h，反应产物经过抽滤机抽滤后再经过滤纸过滤醇洗3次后再水洗4次后， 40°C下真空干燥Mh，即得白色的磷酸盐材料，其扫描电子显微镜图如图2所示，为厚度为 10 50nm，直径为1 2微米片状Ba3 (PO4)2 (简称BP)；该磷酸盐材料的X射线衍射谱图如图5所示。实施例4(1)将1. 06g硝酸锶和1. 305g硝酸钡加入50mL的去离子水中溶解，并加入0. 108g 十六烷基三甲基溴化铵，充分搅拌30min，使其分散均勻，用0. 01mol/L和0. lmol/L稀硝酸调整PH = 3，得到溶液。(2)将2. 35g磷酸二氢钠均勻溶解于50mL的去离子水中得到含磷酸根的可溶性盐水溶液，将含磷酸根的可溶性盐水溶液逐滴加入到步骤(1)得到的溶液中，置于高压反应罐中于120°C下反应Mh，反应产物经过抽滤机抽滤后再经过滤纸过滤，然后醇洗3次后再水洗5次，60°C下真空干燥6h，即得白色的磷酸盐材料，直径为40 80nm，长度为0. 5 2 微米的棒状B^5Sra5(PO4)2和Sr2P2O7 · 50H20的混合物(简称SBP)；该磷酸盐材料的X射线衍射谱图如图6所示。选择性去除铅离子的性能测试实施例5在6个IOOmL的烧杯中分别配制50mL的200mg/L Pb2+水溶液，用HCl和NaOH来调整溶液的PH，使得pH分别为1.5，2.5，3. 5，4. 5，5. 5，6. 5，然后分别向6个烧杯中加入0. 05g 实施例1制备的Sr5(PO4)3(OH)，得到含Sr5(PO4)3(OH)浓度约为lg/L的混合溶液。在60°C 下磁力搅拌反应48小时后，用注射器从6个烧杯中分别取3mL溶液，用0. 45微升的针头过滤器将杂质过滤掉，用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AEQ对滤液中的1 2+浓度进行测量并进行吸附量计算，具体结果如图7所示，图7为不同pH条件下Sr5(PO4)3(OH))对1 2+ 的吸附量^的变化关系图。实验发现该磷酸盐材料的吸附量受PH影响较小，大致范围为 107 183mg/g。实施例6在6个IOOmL的烧杯中分别配制50mL的200mg/L 1 2+水溶液，用0. lmol/L HCl来调整溶液的PH，使得pH为1. 0，然后分别向6个烧杯中加入0. Olg实施例2制备的SrHPO4, 得到含SrHPO4浓度约为0. 2g/L的混合溶液。调节各个磁力搅拌器的温度分别为15°C， 20 V ,30 °C, 40 V ,50 °C, 65 V，磁力搅拌反应10小时后，用注射器从6个烧杯中分别取3mL 溶液，用0. 45微升的针头过滤器将杂质过滤掉，再将滤液稀释100倍并加入盐酸，最终体积分数为5% (滤液占总溶液的体积比)，以与测试时标准金属离子样品的酸度保持一致，用 ICP-MS对1 2+浓度进行测量，并进行吸附量计算。具体结果如图8所示，图8为不同温度 SrHPO4对1 2+的吸附量qe的变化关系图。实验发现该高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料的吸附量(约175mg/g)受温度影响较小。实施例7在1个IOOmL的烧杯中配制50mL的2000mg/L Pb2+水溶液，用HCl来调整溶液的 PH，使得pH为2. 0，然后将实施例3制备的0. 05g Bei3 (PO4) 2加入烧杯中，得到含Ba3(PO4)2 浓度约为lg/L的混合溶液。50°C磁力搅拌后于第lmin、2min、5min、10min、15min、20min、 30min、60min、90min、120min、180min、M0min、300min 分别用注射器从烧杯中取 IOmL 溶液， 用0. 45微升的针头过滤器将杂质过滤掉，再用ICP-AES对滤液中的1 2+的浓度进行测量。 实验发现Bii3(PO4)2能快速的吸附此2+，10分钟即可达到吸附平衡，吸附量为1473mg/g。实施例8在1 个 200mL 的烧杯中配制 IOOmL 的含 Pb2+、Cu2+、As3+、Mg2+、Zn2+、Fe3+、Cr3+、Hg2+ 的水溶液，所有离子浓度均为1000mg/L，用HCl来调整溶液的pH，使得pH为4. 5，然后将实施例4制备的0. 7g SBP加入到烧杯中，得到含SBP浓度约为7g/L的混合溶液。在40°C下磁力搅拌反应8小时后，用注射器从烧杯中取IOmL溶液，用0. 45微升的针头过滤器将杂质过滤掉，将滤液用ICP-AES对I 2+、CU2+、AS3+、Mg2+、 2+、 3+、Cr3+、Hg2+的浓度进行测量。实验发现SBP能选择性去除96%的此2+，吸附量为137mg/g，而对其它金属离子仅有0. 05% 10%的去除率，表现了很好的选择性。实施例9为了测试材料的实际使用性能，取50mL pH为0. 1的含有各种金属离子0 离子 377. 5mg/L, Cr 离子0. 24mg/L, Cu 离子38. 19mg/L, Zn 离子3439mg/L，Cd 离子18. Olmg/ L，Hg离子0. 2mg/L, As离子4. 25mg/L, Pb离子1. 79mg/L)的冶矿溶液，将实施例2制备的0. Ig SrHPO4加入到冶矿溶液中，磁力搅拌反应1小时后，用注射器从烧杯中取3mL溶液， 用0. 45微升的针头过滤器将杂质过滤掉，再用ICP-AES对滤液中1 2+等金属离子的浓度进行测量。实验发现SrHPO4选择性去除100%的此2+，而对其它金属离子仅有0 8. 33%的去除率，表现了很好的选择性。
权利要求
1.一种高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料，包括用于与铅离子进行离子交换的金属阳离子和含有磷酸根的阴离子。
2.根据权利要求1所述的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料，其特征在于， 所述的金属阳离子为Sr2+、Ba2+中的一种或两种；所述的含有磷酸根的阴离子为磷酸根、磷酸氢根、焦磷酸根、羟基磷酸根中的一种或两种以上。
3.根据权利要求2所述的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料，其特征在于， 所述的磷酸盐材料为 Sr5 (PO4) 3 (OH)、Sr3 (PO4)2, SrHPO4、Ba3 (PO4)2, BaHPO4、Ba2.5Sr0.5 (PO4)2, Sr2P2O7 · 50H20中的一种或者两种以上。
4.根据权利要求1所述的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料的制备方法，包括以下步骤(1)将所述金属阳离子的可溶性金属盐溶解于水中，混合均勻得到溶液；或者，将所述金属阳离子的可溶性金属盐溶解于水中，加入表面活性剂，混合均勻得到溶液；(2)将含磷酸根的可溶性盐溶解于水中，得到含磷酸根的可溶性盐水溶液，向步骤(1) 得到的溶液中滴加含磷酸根的可溶性盐水溶液，反应后再经过离心或者过滤，固体产物经洗涤、干燥得到磷酸盐材料。
5.根据权利要求4所述的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料的制备方法，其特征在于，所述的可溶性金属盐、表面活性剂和含磷酸根的可溶性盐的质量比为 1:0-1: 0.5-10。
6.根据权利要求4或5所述的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料的制备方法，其特征在于，所述的可溶性金属盐由金属阳离子和阴离子组成，所述的金属阳离子为 Sr2+、Ba2+中的一种或两种；或者，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、二乙烯三胺、硬脂酸、季铵化合物、卵磷月旨、氨基酸、甜菜碱、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的一种或两种以上；或者，所述的含磷酸根的可溶性盐为磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸一氢钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸一氢钾、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸一氢铵中的一种或两种以上。
7.根据权利要求4所述的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，混合均勻后调整PH至1 7;或者，步骤O)中，所述的反应条件为在5°C 300°C反应Ih 48h ；或者，所述的洗涤条件为洗涤的溶剂为水或醇中的一种或两种，洗涤3 7次；或者，所述的干燥条件为在40°C 80°C下真空干燥Ih Mh。
8.根据权利要求1-3任一项所述的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料在作为去除铅离子的材料中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的磷酸盐材料作为去除铅离子的材料去除铅离子的方法，包括以下步骤(1)配制铅离子浓度为10mg/L 2000mg/L的溶液，调节pH值为0.1 5 ；(2)将0.03g-10g的高效选择性去除溶液中铅离子的磷酸盐材料均勻分散在配制溶液或者实际溶液中，于1°C 80°C下反应5min 48h。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的溶液中含有干扰离子，所述的干扰离子为铟离子、镉离子、汞离子、砷离子、铜离子、铬离子、锌离子、镁离子、铁离子中一种或两种以上。
全文摘要
本发明公开了一种用于溶液中高效选择性去除铅离子的磷酸盐材料，所述材料含有可与铅离子进行交换的锶或(和)钡离子，交换后生成更稳定的磷酸铅类物质，从而达到固定铅离子的效果。该材料在溶液中对铅离子的饱和吸附量显著高于现有报道，且在有干扰离子如锌离子、铜离子、砷离子、铬离子、铁离子、镉离子的存在下，即使是去除非常低浓度的铅离子也是有选择性的。另外，其去除铅的性能受温度和溶液pH的影响不大，操作方便，实用性强，是一种新颖的、优良的选择性去除铅离子的材料。
文档编号B01D15/04GK102327784SQ20111021506
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者兰品军, 宋伟杰, 张帆, 杨晔, 谭瑞琴, 郭艳群, 黄琦金 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所