一种基于离子凝胶的重金属去除制剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于离子凝胶的重金属去除制剂的制备方法，包括：将纳米级的氮化硼颗粒与20～40wt％的乙醇溶液混合然后室温下超声10～20min，结束后过滤，将得到的上清液中加入可溶性聚合物和二甲基甲酰胺，40～50℃水浴上搅拌至聚合物完全溶解，得到溶液A；将离子液体溶于有机溶剂中，混合均匀后加入有机硅烷，搅拌均匀后与上述得到的溶液A混合并搅拌均匀，密封静置24～48小时后暴露在空气中6～8天，使用萃取剂回流得到改性离子凝胶；将得到的改性离子凝胶与40～60wt％羧甲基壳聚糖的水溶液混合并搅拌均匀，静置24小时后，即制得基于离子凝胶的重金属去除制剂。根据本发明专利技术的方法得到的重金属去除制剂是一种胶块状物质，其稳定性好，可直接置于污水水体中，去除效果好。好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于离子凝胶的重金属去除制剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于重金属去除
，具体涉及一种基于离子凝胶的重金属去除剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，由于金属制造、电子、电镀、化学、钢铁及有色金属冶炼等行业在生产过程中排放大量含镉、铬、铅、镍、铜、锌、钴、锡、钒、钼、铁、锰等重金属离子的废水，对水体造成了严重的污染，更对动植物的生存造成严重影响。因此，对重金属污染物的去除是当前十分必要的举措。
[0003]目前，水体重金属污染的治理方法主要有：化学沉淀法、电化学法、离子交换、超滤、吸附及膜处理技术等。例如，申请号为CN201710868060.9的中国专利技术专利公开了一种重金属离子去除剂的制备方法，该方法采用废弃硬化水泥混凝土为原料，经初碎及预烧、粉碎及分离、球磨活化、选粉分离，得到一种重金属去除剂。又如，申请号为CN202010652450.4的中国专利技术专利公开了一种用于水相、土壤和沉积物重金属去除的吸附型修复剂的制备方法，具体为：将磁铁矿部分溶解于HCl溶液中，在室温下搅拌均匀后，调节pH值至酸性，水浴老化一定时间，得到针铁矿包裹磁铁矿。本申请专利技术人通过检索现有技术发现，目前，绝大多数的重金属去除材料均是以固体形式存在，固体材料在实际使用时往往会造成设备堵塞，或者沉积在水中，引起水体生态环境的改变，从而影响水体生物的生存。
[0004]离子凝胶是将离子液体填充在固体骨架中而得到的一类新型杂化材料。与传统水凝胶或有机凝胶相比，离子凝胶因结合了离子玻体独特的性质而具有很多水凝胶或有机凝胶无法比拟的优点。例如，离子液体具有可忽略的蒸气压以及高热稳定性的特性，因而离子凝胶可以长时间保持稳定，而且可以在高温条件下使用。此外，离子凝胶也表现出一些类似固体的性质，比如易成型，易操作；克服了使用过程中可能泄露的缺陷。近几年来，有关离子凝胶的研究己取得一定进展。离子凝胶在电解质薄膜、催化、分离、药物传递、制动器、传感器及光学材料等领域都广泛的应用。
[0005]根据凝胶骨架的不同，可将离子凝胶分为三类：聚合物离子凝胶、无机离子凝胶以及超分子离子凝胶。其中，无机离子凝胶主要包括碳纳米管离子凝胶、硅离子凝胶以及无机纳米离子凝胶。硅离子凝胶是离子液体填充在硅骨架中而形成的。目前，硅离子凝胶主要用于电子领域中，而鲜有文献报道可以将硅离子凝胶用于废水处理中。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在针于对现有的重金属去除材料效果不佳的问题，提供一种基于离子凝胶的重金属去除剂及其制备方法。根据本专利技术的方法得到的重金属去除材料能够有效去除污水中重金属含量。
[0007]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0008]本专利技术提供了一种基于离子凝胶的重金属去除制剂的制备方法，该方法包括以下
步骤：
[0009]将纳米级的氮化硼颗粒与20～40wt％的乙醇溶液混合然后室温下超声10～20min，结束后过滤，将得到的上清液中加入可溶性聚合物和二甲基甲酰胺，40～50℃水浴上搅拌至聚合物完全溶解，得到溶液A；
[0010]将离子液体溶于有机溶剂中，混合均匀后加入有机硅烷，搅拌均匀后与上述得到的溶液A混合并搅拌均匀，密封静置24～48小时后暴露在空气中6～8天，使用萃取剂回流得到改性离子凝胶；
[0011]将上述得到的改性离子凝胶浸泡于40～60wt％羧甲基壳聚糖的水溶液中，静置24小时后取出，即制得基于离子凝胶的重金属去除制剂。
[0012]前述的制备方法，其中，所述纳米级的氮化硼颗粒粒径为60～120nm。
[0013]前述的制备方法，其中，所述氮化硼与乙醇溶液的比为1g：(30～40)mL。
[0014]前述的制备方法，其中，所述可溶性聚合物选自明胶、黄原胶、瓜尔胶、琼脂中的任一种。
[0015]前述的制备方法，其中，所述可溶性聚合物与二甲基甲酰胺的比为1g：(0.1～0.3)mL。
[0016]前述的制备方法，其中，所述离子液体选自1,2
‑
二甲基
‑3‑
乙氧基乙基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
甲基
‑3‑
乙氧基乙基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、N
‑
丁基
‑
N
‑
甲基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
甲基
‑3‑
乙氧基甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、N
‑
乙氧基甲基
‑
N
‑
甲基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、N
‑
乙氧基乙基
‑
N
‑
甲基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐、N,N
‑
二乙基
‑2‑
甲氧基乙基
‑
N
‑
甲基胺双三氟甲磺酰亚胺盐中的任一种。
[0017]前述的制备方法，其中，所述有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯或者乙腈。
[0018]前述的制备方法，其中，所述有机硅烷为甲基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷和四丙氧基硅烷中的任一种。
[0019]前述的制备方法，其中，所述离子液体、有机溶剂与有机硅烷的体积比为(0.05～0.1)：1：(0.01～1)。
[0020]借由上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点：本专利技术是基于硅离子凝胶的基本性能，即将离子液体填充于多孔硅材料中。多孔硅材料的性质决定该类离子凝胶也许会具有一定的吸附性能。本申请专利技术人在硅离子凝胶的结构性能启示中以及综合了对传统硅离子凝胶的制备方法进行改进，得到一种新的硅离子凝胶，最后通过加工成型，制得一种胶块状的材料，将该材料用于水处理中，可发现，对废水中重金属离子具有优异的去除效果。本专利技术公开了一种基于离子凝胶的重金属去除制剂的制备方法，根据本专利技术的方法得到的重金属去除制剂是一种胶块状物质，相比于传统的固体颗粒去除材料，本专利技术的胶块状物质之间的共价结合力强，稳定性好，可直接置于污水水体中进行去除，容易回收，不会造成二次污染，使得污水处理的成本降低。本专利技术的重金属去除制剂是一种以离子凝胶为基础的制剂，通过将纳米级的氮化硼颗粒在可溶性聚合物的作用下，能够将纳米级的氮化硼颗粒融合在可溶性聚合物中，二甲基甲酰胺则可以促进融合的进行；通过将融合有纳米级氮化硼的可溶性聚合物溶液与离子液体混合，制得改性离子凝胶，可使得离子凝胶具备良好的吸附性能以及与其他离子的共价结合能力；将离子凝胶浸泡在羧甲基壳聚糖的水溶液中，
则能够提高离子凝胶表面的带电荷量，进一步增强整个胶块物质的吸附性能，从而增加重金属去除制剂对污水中重金属的去除能力。本专利技术的材料兼具有离子凝胶的良好的热稳定性、优异的机械性能以及吸附性能。用于废水处理中，具有良好的应用前景。
[0021]上述说明仅是本专利技术技术方案的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于离子凝胶的重金属去除制剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将纳米级的氮化硼颗粒与20～40wt％的乙醇溶液混合然后室温下超声10～20min，结束后过滤，将得到的上清液中加入可溶性聚合物和二甲基甲酰胺，40～50℃水浴上搅拌至聚合物完全溶解，得到溶液A；将离子液体溶于有机溶剂中，混合均匀后加入有机硅烷，搅拌均匀后与上述得到的溶液A混合并搅拌均匀，密封静置24～48小时后暴露在空气中6～8天，使用萃取剂回流得到改性离子凝胶；将上述得到的改性离子凝胶浸泡于40～60wt％羧甲基壳聚糖的水溶液中，静置24小时后取出，即制得基于离子凝胶的重金属去除制剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米级的氮化硼颗粒粒径为60～120nm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮化硼与乙醇溶液的比为1g：(30～40)mL。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性聚合物选自明胶、黄原胶、瓜尔胶、琼脂中的任一种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性聚合物与二甲基甲酰胺的比为1g：(0.1～0.3)mL。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离子液体选自1,2
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二甲基
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乙氧基乙基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1
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甲基
‑3‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：王国瑞，石子奕，石伟杰，冯春晖，周继柱，孙松厚，柯建怡，
申请(专利权)人：神美科技有限公司，
类型：发明
国别省市：