专利名称：一种水体重金属离子吸附剂的制备方法
技术领域：
本发明属于无机材料和水处理技术中的重金属去除领域，具体说是涉及一种水体重金属离子吸附剂的制备方法。
背景技术：
随着人类社会对重金属资源需求量迅速增长，在生产、加工和使用过程中产生大 量含重金属的废水，如工矿企业、冶金、化工、电池制造业、电镀等多种工业行业的生产废水 都含有重金属，排放到水体引起水质的污染。重金属在水中、土壤中不能被分解，且易形成 食物链传递，重金属进入人体后易造成积累和中毒。与其他毒素结合可生成毒素更大的有 机物。如水俣病和骨痛病就是由于含汞和含镉废水污染所致。因此，重金属污染物的处理 成为一个国内外环保领域研究的热点。目前，常用的去除水中重金属的方法有化学沉淀法、电化学法、氧化还原法、膜分 离法、离子交换法和吸附法等。研究表明，上述处理方法分别存在一定的局限，如去除效果 不理想、能耗高、工艺复杂、造成二次污染或膜材料易受污染等，而吸附法具有操作简单、能 耗低、成本低、无二次污染而且能够回收重金属等优点，特别适用于处理含重金属离子的废 水，也是目前应用最为广泛的方法之一。吸附法是利用多孔性的固体物质，使水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而 除去的方法。在不同的吸附剂中，活性炭吸附量和去除率均较大，是理想的吸附材料。但是 活性炭价格比较贵，限制了它广泛的使用。所以研制开发价格低廉、制备简单、去除率高、易 再生的吸附剂成为国内外研究的热点。吸附剂的官能团很大程度上决定了该吸附剂吸附重金属离子的能力，根据 Pearson的软酸软碱理论，重金属离子与含有电负性的配位基团形成络合物。含硫的基团可 以与重金属(如Hg，Ag, Au, Cd和Zn)形成稳定的络合物。纳米材料具有一系列新异的 物理化学特性和优于传统材料的特殊性能，其对许多金属离子具有很强的吸附能力，并且 在较短的时间内即可达到吸附平衡；同时，由于其比表面积大，因而相对于一般的吸附材料 有更大的吸附容量。有报道用纳米二氧化钛吸附重金属离子，不仅饱和吸附量较小，而且成 本较高。含巯基的化合物对某些重金属离子有很强的螯合作用，用含巯基化合物改性纳米 二氧化钛的报道较少。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种生产成本 低、生产工艺简单、适合大规模工业化生产的水体重金属离子吸附剂的制备方法。利用该方 法制得的吸附材料比表面积大、对去除重金属离子具有显著的效果。本发明的目的可通过下述技术措施来实现
本发明的水体重金属离子吸附剂的制备方法包括下述步骤
取四氯化钛为原料，按质量比四氯化钛水=1 :0.4 25比例取水，按质量比四氯化钛硫脲=1:0. 2 5比例取硫脲，并将所取质量比的水和硫脲加入到四氯化钛中，用氨水 调节pH为1 9，低速搅拌1 IOh ；然后在100 105°C的条件下烘干；之后再在150 1000°C下灼烧，即可得硫改性纳米二氧化钛吸附材料(掺杂物为含硫的物质)。本发明中所述四氯化钛水的优选比值=1 1 10，所述四氯化钛硫脲的优选比 {t =1:0. 5 3。本发明的有益效果如下
(1)本发明采用无机四氯化钛为原料，通过硫脲改性，原料易得，将产生的氯化铵回收， 无污染。(2)本发明采用直接灼烧法，工艺简单，工序短。(3)本发明低温即可得到对重金属去除率高的吸附材料。(4)适合大规模工业生产。
图1为煅烧温度为150、300、400、500°C样品的红外光谱图。图2为不同硫脲加入量所得样品的红外光谱图。图3为实施例3样品的扫描电镜光谱图。图4为实施例3样品的EDS元素能谱图
图5为吸附剂效果中对不同浓度的六价铬吸附效果图。图6为吸附剂效果中对不同浓度的二价铜吸附效果图。图7为吸附剂效果中不同吸附剂投加量对二价铅的吸附效果图。
具体实施例方式本发明以下将结合实施例作进一步描述 实施例1
取四氯化钛5 mL，用10 mL蒸馏水溶解，然后加入硫脲5克，用氨水调节pH为3，低速 搅拌5h ；然后在100 105°C的条件下烘干；之后再在马福炉中在150°C的条件下煅烧，得 到黄色粉末，即可得硫改性纳米二氧化钛吸附材料。实施例2:
取四氯化钛5 mL，用10 mL蒸馏水溶解，然后加入硫脲10克，用氨水调节pH为5，低速 搅拌8h ；然后在100 105°C的条件下烘干；之后再在180°C的条件下在马福炉中煅烧，即 可得相应的硫改性纳米二氧化钛吸附材料。实施例3
取四氯化钛5mL，用10 mL蒸馏水溶解，然后加入硫脲15克，用氨水调节pH为7，低速 搅拌8h ；然后在100 105°C的条件下烘干；之后再在150°C的条件下在马福炉中煅烧，即 可得相应的硫改性纳米二氧化钛吸附材料。实施例4
取四氯化钛15mL，用25 mL蒸馏水溶解，然后加入硫脲20克，用氨水调节pH为2，低速 搅拌8h ；然后在100 105°C的条件下烘干；之后再在300°C的条件下在马福炉中煅烧，即可得相应的硫改性纳米二氧化钛吸附材料。实施例5
取四氯化钛10mL，用15 m L蒸馏水溶解，然后加入硫脲10克，用氨水调节pH为6，低速 搅拌8h ；然后在100 105°C的条件下烘干；之后再在400°C的条件下在马福炉中煅烧，即 可得相应的硫改性纳米二氧化钛吸附材料。本发明的方法所得吸附剂使用方法及效果如下
a、将制备的吸附剂用以去除溶液中的六价铬，向锥形瓶中加入初始浓度为10、25、50、 75、100、200、400mg/L的六价铬溶液IOml，吸附剂投加量为50mg，振荡时间为2h，振荡后，离 心测定滤液中重金属离子的浓度，得到材料对小于50mg/L六价铬的吸附去除率可达95%以 上。b、将制备的吸附剂用以去除溶液中的二价铜，向锥形瓶中加入初始浓度为50、 75、100、200、400、600、800、1000mg/L的二价铜溶液10ml，吸附剂投加量为40mg，振荡时间 为4h，振荡后，离心测定滤液中重金属离子的浓度，得到材料对浓度小于200mg/L 二价铜的 吸附去除率可达95%以上。C、将制备的吸附剂用以去除溶液中的二价铅，向锥形瓶中加入初始浓度为IOOmg/ L的二价铅溶液IOml，吸附剂投加量分别为5、10、20、40、80、160mg,振荡时间为4h，振荡后， 离心测定滤液中重金属离子的浓度，得到材料投加量大于80mg时，吸附去除率可达95%以 上。
权利要求
一种水体重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于所述制备方法包括下述步骤取四氯化钛为原料，按质量比四氯化钛∶水=10.4～25比例取水，按质量比四氯化钛硫脲=1:0.2～5比例取硫脲，并将所取质量比的水和硫脲加入到四氯化钛中，用氨水调节pH为1～9，低速搅拌1～10h；然后在100～105℃的条件下烘干；之后再在150～1000℃下灼烧，即可得硫改性纳米二氧化钛吸附材料。
2.根据权利要求1所述的水体重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于所述四氯 化钛水=1 :1 10，所述四氯化钛硫脲=1:0. 5 3。
全文摘要
一种水体重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于所述制备方法包括下述步骤取四氯化钛为原料，按质量比四氯化钛∶水=10.4～25比例取水，按质量比四氯化钛硫脲=1:0.2～5比例取硫脲，并将所取质量比的水和硫脲加入到四氯化钛中，用氨水调节pH为1～9，低速搅拌1～10h；然后在100～105℃的条件下烘干；之后再在150～1000℃下灼烧，即可得硫改性纳米二氧化钛吸附材料。利用该方法制得的吸附材料比表面积大、对去除水中重金属离子具有显著的效果。
文档编号B01J20/30GK101954268SQ20101050091
公开日2011年1月26日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者万东锦, 方宝玲, 李申, 李道荣, 段素华, 王霞, 谢玲玲, 钟崇林 申请人:河南工业大学