專利名稱：一種重金屬汞富集材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重金屬汞富集材料的制備方法，屬于環(huán)境檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，許多含重金屬離子的污染物進(jìn)入大氣、水以及土壤環(huán)境，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。重金屬離子不易分解，易造成二次污染，可以通過(guò)食物鏈的生物富集作用而積累，一旦攝入人體便會(huì)危害身體健康。因此，對(duì)水中重金屬離子的準(zhǔn)確檢測(cè)
至關(guān)重要。汞是一種有毒的銀白色重金屬元素，它是常溫下唯一的液體金屬，游離存在于自 然界并存在于辰砂、甘汞及其他幾種礦中，元素符號(hào)Hg，俗稱“水銀”。常見(jiàn)的汞的無(wú)機(jī)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，或作為催化劑、顏料、涂料等；冶金工業(yè)常用汞齊法(汞能溶解其它金屬形成汞齊)提取金、銀和鉈等金屬；化學(xué)工業(yè)用汞作陰極以電解食鹽溶液制取燒堿和氯氣；汞的一些化合物在醫(yī)藥上有消毒、利尿和鎮(zhèn)痛作用，汞銀合金是良好的牙科材料，有的還作為藥物用作治療惡瘡、疥癬等，口服、過(guò)量吸入其粉塵及皮膚涂布時(shí)均可引起中毒。在汞的總用量中，游離金屬汞占30%左右，化合物狀態(tài)的汞占70%左右。汞屬劇毒物質(zhì)，空氣中游離汞濃度為I. 2 8. 5mg/m時(shí)即可引起急性中毒，超過(guò)O. lmg/m則可引起慢性中毒?；衔餇顟B(tài)的汞多呈粉末狀，可經(jīng)呼吸道、皮膚、消化道吸收。汞的急性毒性靶器官主要是腎，其次為消化道、肺等；慢性毒性靶器官則主要是腦、消化道及腎。其毒性機(jī)制可大致概括為三點(diǎn)1、酶抑制作用汞對(duì)于酶的各種活性基團(tuán)如氨基、羧基、羥基、磷酰基，特別是巰基有高度親和力，可與之結(jié)合使酶失活；2、激活介導(dǎo)反應(yīng)如磷脂水解過(guò)程激活后，可使花生四烯酸、血栓素、氧自由基等大量生成，造成組織損傷；3、免疫致病性汞不僅可引起免疫性腎小球損傷，尚可抑制T淋巴細(xì)胞功能，從而障礙機(jī)體免疫調(diào)節(jié)機(jī)制。由于汞含量很低，要準(zhǔn)確測(cè)定一般需要富集。目前，有很多物理、化學(xué)方法被用于汞的富集，其中，主要有電解法、沉淀法、吸附法等。但電解法能耗較高，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屬離子的檢測(cè)。化學(xué)鰲合，即采用鰲合劑與重金屬離子的配位結(jié)合吸附重金屬離子，因其可以與重金屬離子選擇性作用，并且可以檢測(cè)痕量重金屬離子而備受關(guān)注。雖然，近幾年來(lái)有使用琉基修飾的介孔二氧化硅、氧和氮修飾的納米多孔活性炭、氨基修飾的嵌段共聚物等材料用于重金屬離子處理的報(bào)道，但因其加工制備過(guò)程復(fù)雜，操作成本較高而難以推廣使用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種重金屬汞富集材料的制備方法。具體制備方法是(I)將洗凈、烘干、粉碎的水稻殼粉與質(zhì)量分?jǐn)?shù)40% 68%的磷酸溶液，按水稻殼粉與磷酸溶液質(zhì)量比為I 3 I的比例混合，在50 100°C下攪拌捏合I 2小時(shí)，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，繼續(xù)攪拌捏合I 2小時(shí)；(2)將上述混合料在成型設(shè)備上擠壓成型，并置于干燥箱中80 120°C干燥
I.5 2. 5小時(shí)，然后置于360 500°C電阻爐中隔絕空氣熱處理2 3小時(shí)，得到顆粒材料；(3)將氯化鈀和葡萄糖溶于水中，在不斷攪拌下，將上述顆粒材料加入其中，繼續(xù)攪拌混合I 2小時(shí)，棄掉濾液直接置于干燥箱中烘干，并在150 220°C下加熱還原5 10分鐘，即得重金屬汞富集材料。其中，步驟(2)中擠壓成型的顆粒材料是最大粒徑不超過(guò)4毫米的球形或柱形或鵝卵形或片狀或條形顆粒。步驟(3)中所得富集材料的主要成分為活性炭，Pb粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 2 2. 0%，SiO2粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 8%。
用此材料填裝過(guò)濾柱或直接與待富集的水樣混合浸泡，即可將其中的汞富集，然后用25%磷酸水溶液浸泡8小時(shí)，即可將汞以離子形式轉(zhuǎn)入溶液。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果I、可以同時(shí)富集游離態(tài)金屬汞和化合態(tài)汞；2、制備過(guò)程簡(jiǎn)便，成本低、無(wú)二次污染；3、富集材料具有很好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，可以循環(huán)使用；4、富集材料使用方便，可以填裝過(guò)濾柱或直接與待富集的水樣混合或置于氣體樣品中即可得到富集目的。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I(I)將洗凈、烘干、粉碎的水稻殼粉與質(zhì)量分?jǐn)?shù)43%的磷酸溶液，按水稻殼粉與磷酸溶液質(zhì)量比為1.1 I的比例混合，在52°c下攪拌捏合I小時(shí)，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，繼續(xù)攪拌捏合2小時(shí)；(2)將上述混合料在成型設(shè)備上擠壓成型，并置于干燥箱中82°C干燥I. 8小時(shí)，然后置于370°C電阻爐中隔絕空氣熱處理3小時(shí)，得到顆粒材料；(3)將氯化鈀和葡萄糖溶于水中，在不斷攪拌下，將上述顆粒材料加入其中，繼續(xù)攪拌混合I小時(shí)，棄掉濾液直接置于干燥箱中烘干，并在160°C下加熱還原8分鐘，即得重金
屬萊富集材料。所得材料的主要成分為活性炭，Pb粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I. 0%，SiO2粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%。用此材料填裝40厘米以上的過(guò)濾柱，將待處理的水樣常壓過(guò)柱一次，即可將水中的汞離子富集70%以上；將待處理的氣體樣品通過(guò)此柱一次，可將微量汞蒸汽吸留80%以上；然后用25%磷酸水溶液浸泡8小時(shí)，即可將汞以離子形式轉(zhuǎn)入溶液。實(shí)施例2(I)將洗凈、烘干、粉碎的水稻殼粉與質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的磷酸溶液，按水稻殼粉與磷酸溶液質(zhì)量比為2 I的比例混合，在60°C下攪拌捏合I小時(shí)，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，繼續(xù)攪拌捏合2小時(shí)；(2)將上述混合料在成型設(shè)備上擠壓成型，并置于干燥箱中90°C干燥2小時(shí)，然后置于380°C電阻爐中隔絕空氣熱處理2小時(shí)，得到顆粒材料；(3)將氯化鈀和葡萄糖溶于水中，在不斷攪拌下，將上述顆粒材料加入其中，繼續(xù)攪拌混合I小時(shí)，棄掉濾液直接置于干燥箱中烘干，并在180°C下加熱還原9分鐘，即得重金
屬萊富集材料。所得材料的主要成分為活性炭，Pb粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5%，SiO2粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 5%。用此材料填裝40厘米以上的過(guò)濾柱，將待處理的水樣常壓過(guò)柱一次，即可將水中的汞離子富集70%以上；將待處理的氣體樣品通過(guò)此柱一次，可將微量汞蒸汽吸留80%以上；然后用25%磷酸水溶液浸泡8小時(shí)，即可將汞以離子形式轉(zhuǎn)入溶液。
實(shí)施例3(I)將洗凈、烘干、粉碎的水稻殼粉與質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%的磷酸溶液，按水稻殼粉與磷酸溶液質(zhì)量比為2. 5 I的比例混合，在80°C下攪拌捏合2小時(shí)，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，繼續(xù)攪拌捏合I小時(shí)；(2)將上述混合料在成型設(shè)備上擠壓成型，并置于干燥箱中100°C干燥2. 4小時(shí)，然后置于450°C電阻爐中隔絕空氣熱處理2小時(shí)，得到顆粒材料；(3)將氯化鈀和葡萄糖溶于水中，在不斷攪拌下，將上述顆粒材料加入其中，繼續(xù)攪拌混合2小時(shí)，棄掉濾液直接置于干燥箱中烘干，并在200°C下加熱還原6分鐘，即得重金
屬萊富集材料。所得材料的主要成分為活性炭，Pb粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I. 3%，SiO2粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4. 1%ο用此材料填裝40厘米以上的過(guò)濾柱，將待處理的水樣常壓過(guò)柱一次，即可將水中的汞離子富集75%以上；將待處理的氣體樣品通過(guò)此柱一次，可將微量汞蒸汽吸留80%以上；然后用25%磷酸水溶液浸泡8小時(shí)，即可將汞以離子形式轉(zhuǎn)入溶液。實(shí)施例4(I)將洗凈、烘干、粉碎的水稻殼粉與質(zhì)量分?jǐn)?shù)65%的磷酸溶液，按水稻殼粉與磷酸溶液質(zhì)量比為2.8 I的比例混合，在95°C下攪拌捏合I小時(shí)，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，繼續(xù)攪拌捏合2小時(shí)；(2)將上述混合料在成型設(shè)備上擠壓成型，并置于干燥箱中115°C干燥I. 5小時(shí)，然后置于480°C電阻爐中隔絕空氣熱處理2小時(shí)，得到顆粒材料；(3)將氯化鈀和葡萄糖溶于水中，在不斷攪拌下，將上述顆粒材料加入其中，繼續(xù)攪拌混合I小時(shí)，棄掉濾液直接置于干燥箱中烘干，并在210°C下加熱還原6分鐘，即得重金
屬萊富集材料。所得材料的主要成分為活性炭，Pb粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I. 5%，SiO2粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%。用此材料填裝40厘米以上的過(guò)濾柱，將待處理的水樣常壓過(guò)柱一次，即可將水中的汞離子富集70%以上；將待處理的氣體樣品通過(guò)此柱一次，可將微量汞蒸汽吸留80%以上；然后用25%磷酸水溶液浸泡8小時(shí)，即可將汞以離子形式轉(zhuǎn)入溶液。
權(quán)利要求
1.一種重金屬汞富集材料的制備方法，其制備過(guò)程是 (1)將洗凈、烘干、粉碎的水稻殼粉與質(zhì)量分?jǐn)?shù)40% 68%的磷酸溶液，按水稻殼粉與磷酸溶液質(zhì)量比為I 3 : I的比例混合，在50 100°C下攪拌捏合I 2小時(shí)，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，繼續(xù)攪拌捏合I 2小時(shí)； (2)將上述混合料在成型設(shè)備上擠壓成型，并置于干燥箱中80 120°C干燥I.5 2. 5小時(shí)，然后置于360 500°C電阻爐中隔絕空氣熱處理2 3小時(shí)，得到顆粒材料； (3)將氯化鈀和葡萄糖溶于水中，在不斷攪拌下，將上述顆粒材料加入其中，繼續(xù)攪拌混合I 2小時(shí)，棄掉濾液直接置于干燥箱中烘干，并在150 220°C下加熱還原5 10分鐘，即得重金屬汞富集材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種重金屬汞富集材料的制備方法，其特征是所述的重金屬汞富集材料中Pb粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 2 2. 0%，SiO2粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 8%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種重金屬汞富集材料的制備方法，其特征是所述的擠壓成型的顆粒材料是最大粒徑不超過(guò)4毫米的球形或柱形或鵝卵形或片狀或條形顆粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種重金屬汞富集材料的制備方法，其制備方法是將洗凈、烘干、粉碎的水稻殼粉與磷酸溶液，加入四甲氧基硅烷的甲醇溶液，攪拌捏合并擠壓成型，先于干燥箱中干燥，再于電阻爐中隔絕空氣熱處理，得到顆粒材料；將氯化鈀和葡萄糖溶于水中，在不斷攪拌下，將上述顆粒材料加入其中攪拌混合，棄掉濾液直接置于干燥箱中烘干，并加熱還原，即得重金屬汞富集材料。所得材料的主要成分為活性炭，Pb粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2～2.0％，SiO2粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～8％。用此材料可將水樣和氣樣中的游離汞和化合汞富集，然后用25％磷酸水溶液浸泡8小時(shí)，即可將汞以離子形式轉(zhuǎn)入溶液。本發(fā)明的制備過(guò)程條件溫和，操作簡(jiǎn)便，成本低、無(wú)污染；富集材料具有很好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，可以循環(huán)使用。
文檔編號(hào)C02F1/28GK102872800SQ20111019261
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者周考文, 李旭菲, 楊燕英, 趙雪凡, 趙鑫 申請(qǐng)人:北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院