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一种磁性Hg2+吸附剂的制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-12-14 09:24:12

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 黄哲芬 | 2023-12-14 09:24:12

本发明属于吸附材料领域,具体涉及到一种磁性Hg2+吸附剂的制备方法,具体地,将甲基溴化度为20% 100%的溴甲基化自具微孔聚合物(PIM Br)浸泡NaHS溶液中,即得到巯基化自具微孔聚合物(PIM SH),再将PIM SH超声分散到去离子水中,在惰性气体氛围中加入摩尔比为1:2的FeCl2和FeCl3混合物,调节溶液pH,即得到磁性巯基化自具微孔聚合物(Fe3O4@PIM SH)。本发明方法通过选取具有极大比表面积的自具微孔聚合物作为基体,能够大幅度提升Hg2+吸附剂的吸附性能,同时,通过负载磁性Fe3O4实现吸附剂的磁性回收。

本发明采用如下技术方案:本发明磁性Hg2+吸附剂的制备方法,包括以下步骤:将甲基溴化度为20%-100%的溴甲基化自具微孔聚合物(PIM-Br)浸泡到NaHS溶液中,得到巯基化自具微孔聚合物(PIM-SH),再将PIM-SH超声分散到去离子水中,在惰性气体氛围中加入摩尔比为1:2的FeCl2和FeCl3混合物,调节溶液pH,搅拌反应10-60min生成Fe3O4,最后对产物进行磁吸分离,得到磁性巯基化自具微孔聚合物(Fe3O4@PIM-SH)。

汞(Hg)是一种有毒重金属,具有毒性、不可生物降解、持久性、生物蓄积性,被认为是“十大关注化学品”之一。污水中的Hg主要以Hg2+离子的形式存在,并通过食物链对人体的肾脏、肠胃、神经系统等造成损害。如今含有Hg2+离子的废水的处理方法一般有化学沉淀法、溶液萃取法、生物处理法、离子交换法、吸附方法等。其中,吸附法是最为经济、简单、高效的方法。为了满足实际应用需求,吸附剂需具有较大的比表面积、较高的吸附容量和较好的可再生性。

瑞典《化学工程杂志》(Chemical Engineering Journal, 360, 2019, 1646-1655)中报道了一种通过3-巯基丙基三甲氧基硅烷选择性修饰生物炭制备Hg2+吸附剂的方法,其利用3-巯基丙基三甲氧基硅烷对不同温度下热解的生物炭进行巯基改性。因为生物炭的比表面积较小(4.24m2/g),该方法制备的吸附剂对Hg2+的吸附容量仅为126.62mg/g。

自具微孔聚合物(PIMs)因其具有丰富的微孔结构、高自由体积、较多的反应位点被人注意到开始将其应用到Hg2+离子吸附领域。

中国专利申请号201910881670.1公布了一种基于自具微孔聚合物(PIM)制备制备Hg2+吸附剂的方法,其先将PIM所含腈基转化为羧基,之后和带二硫键的二铵键合,再用二硫苏糖醇与二硫键反应生成巯基,最终得到巯基化自具微孔聚合物。尽管所制备的吸附剂具有较好的Hg2+吸附性能,但是反应过程较为复杂,且Hg2+吸附后吸附剂的回收困难,限制了其应用。

基于现有研究进展,开发一种制备简单、吸附容量高、可再生、便于回收的吸附剂具有重要的意义。

发明人:林小城 华亚辉 谭正柯 张欢欢 雷峥嵘福州大学(Fuzhou University),简称福大,位于福建省福州市,创建于1958年,是国家“双一流”建设高校,国家“211工程”建设高校,国家教育部、国家国防科技工业局与福建省人民政府共建高校,福建省三所重点建设的高水平大学之一,福建省一流大学建设高校,入选国家建设高水平大学公派研究生项目、教育部首批“卓越工程师教育培养计划”高校、新工科研究与实践项目、数据中国“百校工程”项目、国家“111计划”、“高校国际化示范学院推进计划”、国家级大学生创新创业训练计划、全国首批深化创新创业教育改革示范高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、全国专业学位研究生教育综合改革试点单位、国家集成电路人才培养基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地、高校国家知识产权信息服务中心。

本发明的显著优点在于:

(1) 本发明制备的磁性巯基化自具微孔聚合物,巯基化改性过程仅通过浸泡即可完成,反应过程非常简单。

(2) 本发明制备的磁性巯基化自具微孔聚合物,含有大量的巯基,能够选择性吸附Hg2+,并且拥有较高的Hg2+吸附容量。

(3) 本发明制备的磁性巯基化自具微孔聚合物,具有良好的磁性,能够通过磁铁快速从溶液中分离。

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