一种口腔科废水中汞离子的吸附材料、制备方法及其应用与流程

本发明属于环境保护领域，具体涉及一种口腔科废水中汞离子的吸附材料、制备方法及其应用。

背景技术：

在医院口腔科中，通常会将汞作为一种溶剂来软化补牙的填料，待填料放入牙洞后，通过加热或者照射将其用真空管吸走。但由于医院口腔科并未有专门放置汞液的设备，这些汞液一般都会与清洗消毒、除垢等过程中产生的废水混合，增加了处理难度。

目前，工业上多采用化学沉淀法处理含汞废水，化学沉淀法的应用技术容易实现，尤其在重金属含量高的废水治理方面表现出了良好的性能和优良的性价比。但化学沉淀法存在易引起水质硬化，由于溶度积的影响对低浓度的汞废水处理不彻底，易导致二次污染及难以应用于治理流动水体等缺点。

离子液体双水相作为近几年来出现的一种新型绿色分离体系，其本身具有毒性小，不可燃、不挥发、不易氧化等性质。经研究发现离子液体一方面对无机和有机材料的溶解具有选择性，另一方面与某些有机溶剂互不相溶，这一特点可应用到液液渗透、液相微渗透、固相微渗透、离子液体/超临界co2渗透等方面。又因其具有分相时间短、渗透率高、渗透过程不易乳化等优点受到越来越多的关注。此外，离子液体双水相体系两相的主要成分都是水，使其具有生物活性分子所需要的温和环境，在渗透分离生物物质上具有广阔的应用前景。到目前为止，关于离子液体双水相体系作为渗透体系的数据资料还较为缺乏，同时，关于离子液体渗透汞离子还没见报道，因此对该体系的研究具有深远的影响。

技术实现要素：

针对现有的口腔科废水中的汞离子的检测分析方法中存在检测时间长、灵敏度较低、操作复杂、稳定性差等缺点，本发明的目的在于，提供一种新型吸附材料，用于分离提取口腔科废水中的汞离子。该材料可以大大提高口腔科废水中汞离子的捕捉效率，同时具有线性范围宽，检出限低，相对标准偏差较小的特点。

为了实现上述任务，本发明采取如下技术解决方案：

一种口腔科废水中汞离子的吸附材料的制备方法，包括将柠檬酸钠、聚丙烯酰胺-2-巯基乙胺接枝螯合凝胶和氮丁基吡啶双氰胺盐混合后灼烧得到；

所述灼烧的温度为120～150℃；

所述的柠檬酸钠、聚丙烯酰胺-2-巯基乙胺接枝螯合凝胶和氮丁基吡啶双氰胺盐的质量比为5:3:2。

可选的，所述灼烧的时间为2h，灼烧后得到粉末状颗粒物；

然后将粉末状颗粒物经真空干燥后得到所述的口腔科废水中汞离子的吸附材料。

可选的，所述的真空干燥的温度为20～40℃，真空干燥的时间为24～48h。

可选的，所述的方法具体是：将柠檬酸钠与氮丁基吡啶双氰胺盐混合得到双水相萃取体系，再在双水相萃取体系中加入聚丙烯酰胺-2-巯基乙胺接枝螯合凝胶得到凝胶混合物，凝胶混合物在惰性气氛下灼烧得到粉末状颗粒物；

然后将粉末状颗粒物经真空干燥后得到所述的口腔科废水中汞离子的吸附材料。

一种口腔科废水中汞离子的吸附材料，该捕获材料采用本发明所述的制备方法制备得到。

本发明所述的口腔科废水中汞离子的吸附材料用于吸附口腔科废水中汞离子的应用。

可选的，具体采用本发明的口腔科废水中汞离子的吸附材料吸附口腔科废水中汞离子的方法包括：口腔科废水与吸附材料的质量比为3:1，捕获温度为27℃，捕获时间为20min。

与现有技术相比，本发明的优点为：

本发明吸附材料制备方法快速便捷，制备时采用特殊离子液体、盐和接枝螯合凝胶，所制得四边形活性吸附材料具有很高的靶向性和捕集效率，该方法对口腔科废水中汞离子的渗透率可达98.9％，具有线性范围宽，检出限低，相对标准偏差较小，既能满足国家对于口腔科废水中汞离子的检出要求。

附图说明

图1为实施例1制备得到的吸附材料的电镜照片；

图2为实施例8制备得到的吸附材料的电镜照片；

图3为实施例9制备得到的吸附材料的电镜照片；

以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步解释说明。

具体实施方式

本发明口腔科废水中汞离子的吸附材料制备方法快速便捷，制备时采用特殊离子液体、盐和接枝螯合凝胶，所制得四边形活性吸附材料具有很高的靶向性和捕集效率，该方法对口腔科废水中汞离子的渗透率可达98.9％，具有线性范围宽，检出限低，可选的[bpy]dcn：na3c6h5o7：aet-pam-gel＝5:3:2经凝胶反应后灼烧得到。

比如，具体的配制过程可以为：将72份质量分数为29％的离子液体[bpy]dcn和17份质量分数为15％的na3c6h5o7混合均匀，得到双水相萃取体系，再加入11份质量分数为44％aet-pam-gel得到凝胶状混合物，将上述凝胶状混合物在120～150℃下灼烧两小时反应2h后得到了粉末颗粒状物质，然后储存于20～40℃的真空干燥箱内静置24～48小时，制得该吸附材料。

口腔科废水中汞离子的吸附方法是将口腔科废水：吸附材料按质量比为3:1混合，27℃下静置20min。

离子液体氮丁基吡啶双氰胺盐([bpy]dcn)，上海成捷化学有限公司。

聚丙烯酰胺-2-巯基乙胺接枝螯合凝胶(aet-pam-gel)，以聚丙烯酰胺凝胶(pam-gel，巩义市豫润海源净水材料有限公司)为骨架,以2-巯基乙胺(济南世纪通达化工有限公司)为接枝螯合剂，在甲醛参与下，依据mannich反应，制得螯合基团接枝凝胶。

为了实现提高口腔科废水中汞离子的捕获效率的目的，本发明设计了一系列实验以得到较优的工艺参数：

实施例1：

将72份质量分数为29％的离子液体[bpy]dcn和17份质量分数为15％的na3c6h5o7混合均匀，得到双水相萃取体系，再加入11份质量分数为44％aet-pam-gel得到凝胶状混合物，将上述凝胶状混合物在120℃下灼烧两小时，反应2h后得到了粉末颗粒状物质，然后储存于40℃的真空干燥箱内静置48小时，制得该吸附材料，该吸附材料的电镜照片见图1。

取出该吸附材料，用于捕获口腔科废水中汞离子，将口腔科废水：吸附材料按质量比为3:1混合，27℃下静置20min。

记录捕获前后目标物的渗透率见表一。

实施例2：

本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的离子液体种类不同，本实施例中将离子液体改为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([emim]bf4)，其余条件不变，记录捕获前后目标物的渗透率见表一。

实施例3：

本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的离子液体种类不同，本实施例中将离子液体改为1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([cmmim][pf6])，其余条件不变，记录捕获前后目标物的渗透率见表一。

由上述实施例及表一可以看出，改变了吸附材料中离子液体的成分，用于分离口腔科废水中汞离子的渗透率分别为98.9％、74.3％，59.3％，所以使用[bpy]dcn作为离子液体时对口腔科废水中汞离子的渗透率最大，渗透效果最好。

实施例4：

本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的条件不同，本实施例中的盐改为氯化钠(nacl)，其余条件不变，记录捕获前后目标物的渗透率见表一。

实施例5：

本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的条件不同，本实施例中的盐改为硫酸钠(na2so4)，其余条件不变，记录捕获前后目标物的渗透率见表一。

由上述实施例和表一可以看出，改变盐的种类，用于分离口腔科废水中汞离子的渗透率分别为98.9％、40.7％、59.9％，所以使用na3c6h5o7时口腔科废水中汞离子的渗透率最大，渗透效果最好。

实施例6：

本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的条件不同，本实施例中的离子液体的质量分数改为10％，其余条件不变,记录捕获前后目标物的渗透率见表一。

实施例7：

本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的条件不同，本实施例中的离子液体的质量分数改为48％，其余条件不变,记录捕获前后目标物的渗透率见表一。

由上述实施例和表一可以看出，改变离子液体的质量分数，用于分离口腔科废水中的汞离子的渗透率分别为98.9％、80.0％、79.4％，所以使用质量分数为29％的离子液体时口腔科废水中的汞离子的渗透率最大，渗透效果最好。

实施例8：

本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的条件不同，本实施例中的螯合凝胶的种类改为氢氧化铝凝胶(al(oh)3)，其余条件不变，该吸附材料的电镜照片见图2；

记录捕获前后目标物的渗透率见表一。

实施例9：

本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中的条件不同，本实施例中的螯合凝胶的种类改为聚丙烯酸钠凝胶((c3h3nao2)n)，其余条件不变，该吸附材料的电镜照片见图3；

记录捕获前后目标物的渗透率见表一。

由上述实施例和表一可以看出，改变三种凝胶的种类，用于分离口腔科废水中的汞离子的渗透率分别为98.9％，61.0％，80.1％，所以使用aet-pam-gel时口腔科废水中的汞离子的渗透率最大，渗透效果最好。

由图1、2和3可以看出，吸附材料中凝胶为aet-pam-gel时，可形成四边形的结构，而改变凝胶种类则形成六边形、花形的结构，结构改变，原有活性吸附材料的捕获率降低。改变凝胶种类则吸附材料的结构改变，原有活性吸附材料的捕获率降低。

实施例10：

本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中条件不同，本实施例中的螯合凝胶的质量分数改为27％，其余条件不变，记录捕获前后目标物的渗透率见表一。

实施例11：

本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备过程中条件不同，本实施例中的螯合凝胶的质量分数改为56％，其余条件不变，记录捕获前后目标物的渗透率见表一。

由上述实施例和表一可以看出，改变凝胶的质量分数，用于分离口腔科废水中的汞离子的渗透率分别为98.9％、72.3％、69.5％，所以使用凝胶的质量分数为44％时口腔科废水中的汞离子的渗透率最大，渗透效果最好。

实施例12：

本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于吸附材料作用的目标物不同，本实施例中的目标物改为口腔科废水中的锰离子，其余条件不变，记录捕获前后目标物的渗透率见表一。

实施例13：

本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于吸附材料作用的目标物不同，本实施例中的目标物改为口腔科废水中的铅离子，其余条件不变，记录捕获前后目标物的渗透率见表一。

表一不同条件对口腔科废水中的汞离子的渗透率的影响