專利名稱：一種吸附水溶液中重金屬的材料及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬分離領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及一種用于分離廣泛PH范圍水溶液中重金屬的材料及方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代工業(yè)中，重金屬污染對生態(tài)環(huán)境及人類健康造成的危害日益嚴重。重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及各種酶發(fā)生強烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中富集，如果超過人體所能耐受的限度，會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，對人體會造成很大的危害，例如，日本發(fā)生的水俁病(汞污染)和骨痛病(鎘污染)等公害病，都是由重金屬污染引起的。重金屬在大氣、水體、土壤、生物體中廣泛分布，當環(huán)境變化時，重金屬形態(tài)將發(fā)生轉(zhuǎn)化并釋放造成污染。重金屬不能被生物降解，但具有生物累積性，可以直接威脅高等生物包括人類，有關(guān)專家指出，重金屬對土壤的污染具有不可逆轉(zhuǎn)性，已受污染土壤沒有治理價值，只能調(diào)整種植品種來加以回避。僅在我國，就大約有10%的耕地被重金屬污染。最近的報道稱，在我國南方10 %的市售大米鎘含量超標。因此，重金屬污染問題日益受到人們的重視，從水中脫除重金屬，在目前尤為迫切。但目前針對重金屬離子脫除仍然缺乏有效方法。目前使用的從溶液中提取/分離金屬的方法有化學沉淀，氧化/還原沉淀，離子交換，膜過濾和固相萃取等方法，但其通常工藝復(fù)雜、設(shè)備繁多，且對重金屬離子的選擇性不高。特別是當待分離的重金屬離子濃度很低、其他共存金屬離子濃度較高時，常用的萃取或離子交換技術(shù)則難以實現(xiàn)對重金屬離子的分離。乙二醇二乙醚二胺四乙酸(簡稱EGTA)，是定量分析及光度分析中測定微量金屬的絡(luò)合劑和掩蔽劑。與金屬絡(luò)合劑乙二胺四乙酸(EDTA)不同的是，EGTA對較大的二價金屬離子具有更好的選擇性，且通過與材料的共價連接，在一定程度上改變了其對金屬的配位方式，這使得將EGTA固載在材料表面而成為選擇性吸附金屬離子的吸附劑提供了可能。而在本發(fā)明之前的公開報道中，EGTA僅作為溶液中某種金屬離子的絡(luò)合劑使用，未見任何作為重金屬離子脫除或分離的用途的報道。且單獨使用EGTA也無法實現(xiàn)溶液中重金屬離子的脫除或分離。在中國專利ZL 200810042028.6及專利申請201110148709.2中，我們已經(jīng)公開了
基于熒光傳感與分子識別原理吸附分離水溶液中重金屬的一種方法，在本發(fā)明中，我們將EGTA與介孔硅膠納米粒子、環(huán)氧樹脂等不同材料結(jié)合，用于分離、提取或脫除水溶液中的重金屬，如汞、鎘、鉛、砷等。該方法具有材料合成簡單、成本低廉、使用方便、易再生等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種分離材料，其由乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA)通過R1與表面含有各種功能化基團的不同材料通過共價鍵合而得到:
權(quán)利要求
1.一種下式I所示的分離材料:
2.如權(quán)利要求1所述的分離材料，其特征在于，所述載體材料選自二氧化硅、磁性硅膠、環(huán)氧樹脂、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、氧化鈦、石墨烯和聚四氟乙烯，其中，所述載體經(jīng)表面功能化而具有選自氨基、羥基和鹵素的活性基團。
3.如權(quán)利要求1所述的分離材料，其特征在于，所述R1為C1-C20烴基。
4.如權(quán)利要求1所述的分離材料，其特征在于，所述L通過其-NH-、-CO-、-CONH-、-CSNH-、-COO-、-CSO-、-SO2NH-、-SO2-或-SO-與 A 共價鍵合。
5.如權(quán)利要求1所述的分離材料，其特征在于，所述R1為Cl-ClO烷基或取代的芳基。
6.如權(quán)利要求1所述的分離材料，其特征在于，所述分離材料選自:
7.權(quán)利要求1-6中任一項所述的分離材料在分離重金屬離子中的用途。
8.如權(quán)利要求7所述的用途，其特征在于，所述分離材料用于各種pH值的水溶液中有害重金屬離子的脫除。
9.如權(quán)利要求6或7所述的用途，其特征在于，所述重金屬離子選自:鉛離子、汞離子、鎘離子、砷離子、鈷離子、錳離子、以及它們的組合。
10.一種分離樣品中的重金屬離子的方法，其特征在于，所述方法包括使權(quán)利要求1-6中任一項所述的分離材料與所述樣品接觸，從而分離出所述重金屬離子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于分離水溶液中重金屬離子的材料及方法。本發(fā)明的材料為各種固載材料表面修飾功能化基團，再與乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA)通過共價鍵合而制得。本發(fā)明所述的材料可用于水溶液中鉛、汞、鎘、砷等有害金屬的脫除，且不會因為固載材料的改變而改變吸附效果，也不會改變?nèi)芤罕旧砥渌煞值母淖?。本發(fā)明具有成本低廉、適用范圍廣、脫除能力強、選擇性好以及可再生利用等優(yōu)勢。
文檔編號C02F1/28GK103157440SQ201110427849
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者朱維平, 錢旭紅, 任龍, 徐玉芳 申請人:華東理工大學