一种离子筛吸附材料及其制备方法和在提取水体中碘元素的应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种离子筛吸附材料及其制备方法和在提取水体中碘元素的应用，以表面带有刺状结构的三维二氧化钛微球为基体，对其进行贵金属银或者铜表面修饰改性处理，制得一种具有高选择性、高吸附容量的离子筛。利用钛前驱体液制备具有刺状表面结构的三维二氧化钛微球材料，然后在超声波及紫外光作用下实现银或者铜在三维二氧化钛表面的修饰作用。在本发明的技术方案中，三维二氧化钛材料制备简单，银离子或者铜离子修饰过程无需添加其他化学试剂而是采用紫外光作为分解还原剂，银元素或者铜元素在材料表面负载均匀，对含有各种阴离子的溶液中及各类酸碱水体中碘离子高吸附容量，操作环境温和，复合材料的再生性能好。
【专利说明】一种离子筛吸附材料及其制备方法和在提取水体中碘元素 的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于水体净化【技术领域】，更加具体地说，涉及一种离子筛吸附材料及其制 备方法及其在脱除水体中碘离子的应用。
【背景技术】
[0002] 从1811年药剂师库特瓦无意中发现紫色蒸气物质，到1813年德索尔姆和克莱芒 确定碘元素以来，碘作为基础的化工原料在工业生产中被大量的应用，同时碘元素又作为 人体甲状腺的主要成分，对人起到了举足轻重的作用，而放射性碘元素又可作新型核能源 的重要原料，对核能的发展起到了推进作用。但是，地球上碘的含量并不高，其存在形式分 为有机碘和无机碘，无机碘主要存在在海水、盐湖水及磷矿中；有机碘主要存在于海藻生物 体内。20世纪70年代，美国专利采用将作业物质与固体处理剂或吸附剂(氧化铝、氧化铜和 氧化铬组成）接触，然后再在400-500°C温度下加热，使碘汽化回收。随后对于碘的提取方 法迅速发展。依据碘的存在形式不同，可以将碘的提取方法分为以海藻中碘为来源的灰化 法、发酵法和浸出吸附法；以卤水中碘为来源的空气吹出法、离子交换法和活性炭吸附法； 湿法磷酸中碘的浮选法回收；电解法；夜膜法；氧化法；吸附法等。但是由于海水及盐湖水 中的杂质干扰离子复杂而且含量高，并且对于不同水体中酸碱性的不同，以上所涉及到的 碘元素的提取方法均受到了一定的局限，尤其是在高酸环境中（如：磷酸中碘的去除，以及 1?放废液中鹏的去除等)，对提鹏/脱鹏材料提出了苛刻要求。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种离子筛吸附材料及其制备方法 和在提取水体中碘元素的应用，利用紫外光引发材料表面的电子-空穴产生，从而实现材 料表面的附着活性还原物质，从而代替化学还原剂，实现银元素对三维二氧化钛微球材料 做表面修饰，从而制得一种具有高效选择性的、高吸附容量的提取/脱除水体中碘元素的 离子筛吸附材料，其制备方法过程简单，材料再生性能好等优点。
[0004] 本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：
[0005] -种离子筛吸附材料，以带有刺状表面结构的三维二氧化钛微球为基体材料，以 元素银或者铜进行表面修饰，即可。
[0006] 其中所述带有刺状表面结构的三维二氧化钛微球采用文献所述方法进行制备 (The preparation and characterization of a three-dimensional titaniumdioxide nanostructure with high surface hydroxyl group density and high performance in water treatment. Jingwei Guo,Xiaojiao Caij Yuan Li, Ruiguo Zhai，Shimin Zhou,Ping Na. Chemical Engineering Journal 221 (2013)342 - 352.)
[0007] 其制备方法按照下述步骤进行：以带有刺状表面结构的三维二氧化钛微球为基体 材料，以元素银或者铜进行表面修饰
[0008] 步骤1，首先将带有刺状表面结构的三维二氧化钛微球进行煅烧，选择在500- 600°C煅烧1 一 3h，选用空气气氛或者惰性气氛，所述惰性气氛选择氮气、氦气或者氩气；
[0009] 步骤2,将煅烧后的三维二氧化钛微球在反应液体中分散均匀，其中所述反应液体 为硝酸银水溶液或者硝酸铜水溶液，浓度为〇. 004- 0. 5g/L，优选0. 04 - 0. 3g/L，更加优选 0. 1-0. 3g/L ;分散的温度为30-50°C，时间为10-30min，选用超声进行分散；所述三维二 氧化钛微球与反应液体的固液比为（3:10) -（5:1)，优选（8:10) -（4:1);所述固液比 为三维二氧化钛微球的质量（g)与反应液体的体积（L)之比；
[0010] 步骤3,均匀分散有三维二氧化钛微球的反应液体在紫外光照射下进行元素银或 者铜对三维二氧化钛微球的表面修饰，其中反应温度选择在30-50°C，并进行搅拌(选择磁 力搅拌或者超声搅拌)，所述反应时间为1 一3h ;所述紫外光光源选择设置在反应液体中， 或者垂直设置在反应液体的上方距反应液体液面垂直距离8 - 20cm，紫外光照射功率选择 300一400w。
[0011] 在经过上述步骤制备得到离子筛吸附材料后，采用去离子水多次洗涤，并于30- 50°C真空干燥箱干燥12h，以备后续使用。
[0012] 其中按照文献所述方法制备带有刺状表面结构的三维二氧化钛微球 (Thepreparation and characterization of a three-dimensional titaniumdioxide nanostructure with high surface hydroxyl group density andhigh performance in watert reatment. Jingwei Guo,Xiaojiao Caij Yuan Li, Ruiguo Zhai，Shimin Zhou,Ping Na. Chemical Engineering Journal 221 (2013) 342 - 352.)
[0013] 经扫描电镜的eds分析，可知在二氧化钛微球表面成功修饰元素银或者铜，如下 表所示
【权利要求】
1. 一种离子筛吸附材料，其特征在于，以带有刺状表面结构的三维二氧化钛微球为基 体材料，以元素银或者铜进行表面修饰。
2. -种离子筛吸附材料的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：以带有刺状表 面结构的三维二氧化钛微球为基体材料，以元素银或者铜进行表面修饰； 步骤1，首先将带有刺状表面结构的三维二氧化钛微球进行煅烧，选择在500- 600°C 煅烧1 一 3h，选用空气气氛或者惰性气氛； 步骤2,将煅烧后的三维二氧化钛微球在反应液体中分散均匀，其中所述反应液体为硝 酸银水溶液或者硝酸铜水溶液，浓度为〇. 004- 0. 5g/L ;分散的温度为30- 50°C，时间为 10 - 30min，选用超声进行分散；所述三维二氧化钛微球与反应液体的固液比为（3:10) - (5:1)，所述固液比为三维二氧化钛微球的质量（g)与反应液体的体积（L)之比； 步骤3,均匀分散有三维二氧化钛微球的反应液体在紫外光照射下进行元素银或者铜 对三维二氧化钛微球的表面修饰，其中反应温度选择在30-50°C，并进行搅拌，所述反应时 间为1 一3h ;所述紫外光光源选择设置在反应液体中，或者垂直设置在反应液体的上方距 反应液体液面垂直距离8 - 20cm，紫外光照射功率选择300- 400w。
3. 根据权利要求2所述的一种离子筛吸附材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤2 中，所述反应液体浓度优选〇. 04 - 0. 3g/L，更加优选0. 1-0. 3g/L。
4. 根据权利要求2所述的一种离子筛吸附材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤2 中，所述三维二氧化钛微球与反应液体的固液比优选（8:10) -（4:1)。
5. 根据权利要求2所述的一种离子筛吸附材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤3 中，选择磁力搅拌或者超声搅拌。
6. 如权利要求1所述的离子筛吸附材料或者依据权利要求2所述的制备方法获得的离 子筛吸附材料在提取水体中碘元素的应用。
【文档编号】C02F1/58GK104415734SQ201310366757
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】那平, 张煜昌, 蔡晓娇, 王娜, 周世民 申请人:天津大学