CN100400431C

CN100400431C - 利用生物废料蛋膜进行水质净化并提取贵重金属的方法

Info

Publication number: CN100400431C
Application number: CNB2006101171737A
Authority: CN
Inventors: 苏慧兰; 王娜; 张荻
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2026-10-16
Also published as: CN1958465A

Abstract

本发明涉及一种利用生物废料蛋膜进行水质净化并提取贵重金属的方法。选用来源广泛的普通禽类蛋膜作为废水净化处理材料，将蛋膜清洗、干燥后，经粉碎筛分出四组不同尺度的蛋膜粉作为水处理净化膜，分别填充到四根过滤柱中，并按柱中蛋膜粉尺度从大到小把过滤柱依次串联起来，即制得对废水尤其是针对含重金属离子的污水进行高效净化的装置。然后利用此净化装置对污水进行粗滤、中滤和细滤，得到净化水。将过滤柱解吸附可回收所吸附的各种重金属，而过滤柱净化后可再生循环利用。本发明制得的水处理净化膜成本低廉、经济环保，工艺简单高效，尤其适合传统方法不能解决的含低浓度重金属废水的处理，具有广阔的应用前景和很好的社会经济效益。

Description

利用生物废料蛋膜进行水质净化并提取贵重金属的方法

技术领域

本发明涉及一种利用生物废料蛋膜进行水质净化并提取贵重金属的方法，这是一种以废治废、废物再利用综合治理环境污染的技术，尤指利用生物废料高效净化污水同时提取贵重金属的绿色技术，适合应用于各种工业废水处理系统以及城市生活污水处理等，属于环境工程污水处理技术领域。

背景技术

随着环境问题日趋严重，可利用的淡水资源逐渐减少，因此怎样降低污水排放和有效处理污水成为全球范围内亟待解决的问题。目前对污水的净化处理可概括为物理、化学、生物的方法和技术，这些技术在实际应用中都存在一定的弊端。另外，通常的工业和生活污水中都含有一定浓度的重金属离子，这不仅给净化处理过程带来了一定的困难，而一些贵重金属又是非常有价值的矿物资源，在污水处理过程中如能采用合适的技术，在使水质得到净化的同时又能回收其中的贵重金属，将是一举两得、具有重要的环保社会意义和经济价值的创举。

经文献检索发现，已经有很多围绕水质净化并提取贵重金属的生物处理方法报道。如中国专利91107375.2，名称为“壳多糖及其衍生物在净水器中的应用”，该专利的技术特点在于从动物的甲壳中提取制备壳多糖及其衍生物作为吸附介质应用于净水装置提取重金属。中国专利99815312.5，名称为“含重金属的废水的处理方法”，该专利的技术特点在于通过固定在沙粒上的细菌还原沉淀重金属离子来净化水质并提取贵重金属。中国专利200410052108.1，名称为“利用长柔毛委陵菜治理土壤和水体锌、铅、镉污染的方法”，该专利的技术特点在于利用长柔毛委陵菜对一些金属离子的吸附富集作用活化污染土壤以及净化水质和提取重金属。中国专利200510031203.8和200510031205.7，名称为“利用蘑菇培养基废料去除含镉/铅工业废水的方法”，该发明的技术特点在于利用不能产菇的蘑菇培养基废料经高温灭菌粉碎后制成生物吸附剂过滤吸附铅、镉离子达到净化处理废水的目的。以上方法都是利用细菌、真菌(酵母)、藻类等的生命活动过程，通过将废水中的重金属沉淀、吸附吸收、降低其毒性从而达到治理重金属废水的目的。这虽然是一个新兴污水处理办法，但现有的生物吸附剂和制备方法难以满足人们对于修复重金属污染水体的更高要求，尤其指污染小、效率高、抗干扰能力强、重金属分离利用等要求，而且这些治理过程仍需要借助复杂的工艺设施，有较高的基建成本和运行成本，从污水中提取贵重金属仍被认为是一个未来工程。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用生物废料蛋膜进行水质净化并提取贵重金属的方法，水处理材料能够循环利用，制作运营成本低廉，不仅净化处理污水，同时能够提取贵重金属，具有很高的社会效益和环境效益。

为了达到这个目的，本发明选用来源广泛的普通禽类蛋膜作为废水净化处理材料，先把蛋膜清洗、干燥后，经粉碎分出四组不同尺度的蛋膜粉作为水处理净化膜，将其分别填充到四根过滤柱中，并按柱中蛋膜粉尺度从大到小把过滤柱依次串联起来，即制得废水净化尤其是针对含重金属离子的污水进行高效净化的装置。然后利用此净化装置对污水进行粗滤、中滤和细滤，得到净化水。将过滤柱解吸附可回收所吸附的各种重金属，而过滤柱净化后可再生循环利用。

本发明方法的具体步骤如下：

1、选择普通禽类蛋壳，冲洗干净后，在1～6mol/L的酸溶液中浸泡0.3-2小时后，捞取分离出蛋膜。

2、将蛋膜漂洗干净后，在室温下鼓风吹干，经粉碎筛分出四组不同尺度的蛋膜粉作为水处理净化膜，分别填充到四根过滤柱中，蛋膜粉的目数分别为：16～30、30～60、60～120、120～250目，然后按过滤柱中蛋膜粉的尺度从粗到细把四根过滤柱串联起来制成水净化装置。

3、在常温常压下，将待处理污水依次通过串联的过滤柱，污水引入速度控制在0.5～3.0ml/min，顺次进行粗滤，中滤，细滤过程，重金属离子被有效吸收，即得到符合要求的净化水。

4、对过滤柱进行解吸附处理再生，并可以通过进一步处理净化废液以分离回收贵重金属。针对贵金属金，可先用1～3mol/L的NaOH溶液将含金离子的过滤柱浸泡0.5小时后，再利用离心机以100～150rpm的速度分离0.5小时，即可得到含金离子的溶液。针对重金属铅，可以把含铅离子的过滤柱在2～5mol/L的氨水溶液中浸泡2～3小时后，即得含铅离子溶液。针对重金属镉，可以把含镉离子的过滤柱在5～8mol/L的醋酸溶液中浸泡2～3小时后，即得含镉离子溶液。

本发明步骤1中所述的酸溶液，尤指盐酸(HCl)、硝酸(HNO₃)、醋酸(HAc)中的一种或者几种。本发明所用的生物废料蛋膜亦可以通过机械法高效剥离。这里酸溶液浓度和浸泡时间按照实际生产需要选取，以脱膜为目的。

步骤2中采用4种不同规格尺度的蛋膜粉填充过滤柱，进而组装成串联型水净化装置，可以达到理想的净化效果。蛋膜目数越小，净化效果越优越，但目数不宜过小，以免过柱时蛋膜粉被带到水体中反造成二次污染。

步骤3中处理的污水可以含有如下几种金属离子，Au⁺、Au³⁺、Ag⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺等，利用不同规格的蛋膜处理层对这些金属离子进行还原沉积或吸附，从而得到符合一定标准的净化水。

步骤4中对过滤柱进一步再生处理，并利用处理液以提取回收贵金属、重金属，视所要提取的金属离子类型制订相应的处理方案。

本发明具有实质性特点和显著进步，所制得的水处理生物型净化膜成本低廉、工艺简单高效，具有针对性强、选择性好、经济环保，净化水质量高的优点，尤其适合传统方法不能解决的含低浓度重金属废水的处理。另外蛋膜净化材料受水溶液中钙、镁、钾、钠等轻金属离子干扰小，适应较宽范围内的酸碱度和温度，来源广泛，且能循环使用，有效克服了现有生物吸附法所存在的缺陷，在城市废水、工业污水等环境污水治理方面具有卓越的应用前景和很好的社会经济效益和环境效益。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下实施例不构成对本发明的限定。

实施例1

把鸡蛋蛋壳冲洗干净，浸在2mol/L的稀盐酸溶液中约0.3小时后，捞取出蛋膜。将蛋膜清洗干净后在室温下鼓风吹干，粉碎筛分出四种尺度规格，其目数分别为16-30，30-60，60-120，120-250目，然后将这些蛋膜粉分别填充装至四根过滤柱中，再按照过滤柱中蛋膜粉粗细依次串联过滤柱，制得针对含重金属离子的高效净化污水装置。

将含有铅离子的污水用5mol/L的稀醋酸溶液调配到pH值在2～3的范围内，在室温下以0.5ml/min的速度通过串连型过滤柱，依次进行粗滤，中滤，细滤后，铅离子的吸收率可达92％。之后用氨水溶液进行解吸附处理，把过滤柱在5mol/L的氨水溶液中浸泡2～3小时，不仅能够分离出含铅离子的溶液，把柱子用水清洗干净后还可再循环使用。

实施例2

把鸡蛋蛋壳冲洗干净，浸在1mol/L的稀盐酸溶液中约1小时后，捞取出蛋膜。将蛋膜清洗干净后在室温下鼓风吹干，粉碎筛分出四种尺度规格，其目数分别为16-30，30-60，60-120，120-250目，然后将这些蛋膜粉分别填充装至四根过滤柱中，再按照过滤柱中蛋膜粉粗细依次串联过滤柱，制得针对含重金属离子的高效净化污水装置。

将含有铅离子的污水用3mol/L的稀醋酸溶液调配到pH值在3～4的范围内，在室温下以1ml/min的速度通过串连型过滤柱，依次进行粗滤，中滤，细滤后，铅离子可被高效吸收。之后用氨水溶液进行解吸附处理，先把过滤柱在3mol/L的氨水溶液中浸泡2～3小时，不仅能够分离出含铅离子的溶液，把柱子用水清洗干净后还可再循环使用。

实施例3

把鸡蛋蛋壳冲洗干净，浸在1.5mol/L的稀硝酸溶液中约0.5小时后，捞取出蛋膜。将蛋膜清洗干净后在室温下鼓风吹干，并粉碎筛分出四种尺度规格，其目数分别为16-30，30-60，60-120，120-250目，然后将这些蛋膜粉分别填充装至四根过滤柱中，再按照过滤柱中蛋膜粉的粗细依次串联过滤柱，制得针对含重金属离子的高效净化污水装置。

对含镉离子的污水用5mol/L的稀氨水调节pH至12～13，以0.5ml/min的速度通过生物型串连柱，依次进行粗滤，中滤，细滤后，镉离子被高效吸收，吸收率可达95％。用稀醋酸溶液进行解吸附处理，将过滤柱在5～8mol/L稀醋酸中室温下浸泡2～3小时，即可分离出含镉离子的溶液，最后把柱子用水清洗干净即可再循环使用。

实施例4

把鸡蛋蛋壳冲洗干净，浸在6mol/L的稀醋酸溶液中约2小时后，捞取出蛋膜。将蛋膜清洗干净后在室温下鼓风吹干，并粉碎筛分出四种尺度规格，其目数分别为16-30，30-60，60-120，120-250目，然后将这些蛋膜粉分别填充装至四根过滤柱中，再按照过滤柱中蛋膜粉的粗细依次串联过滤柱，制得针对含重金属离子的高效净化污水装置。

对含镉离子的污水用2mol/L的稀氨水调节pH至11-12，以1.5ml/min的速度通过串连型过滤柱，依次进行粗滤，中滤，细滤后，镉离子被高效吸收。用稀醋酸溶液进行解吸附处理，先将柱子在2～3mol/L稀醋酸中室温下浸泡2～3小时，不仅能够分离出含镉离子的溶液，把柱子用水清洗干净后还可再循环使用。

Claims

1.一种利用生物废料蛋膜进行水质净化并提取贵重金属的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)选择普通禽类蛋壳，冲洗干净后，在1～6mol/L的酸溶液中浸泡0.3-2小时后，捞取分离出蛋膜；

2)将蛋膜漂洗干净后在室温下鼓风吹干，经粉碎筛分出四组不同尺度的蛋膜粉作为水处理净化膜，分别填充到四根过滤柱中，蛋膜粉的目数分别为：16～30、30～60、60～120、120～250目，然后按过滤柱中蛋膜粉的尺度从粗到细把四根过滤柱串联起来制成水净化装置；

3)在常温常压下，将待处理污水依次通过串联的过滤柱，污水引入速度控制在0.5～3.0ml/min，顺次进行粗滤，中滤，细滤过程，重金属离子被有效吸收，即得到符合要求的净化水；

4)对过滤柱进行解吸附处理再生，并通过进一步处理净化废液以分离回收贵重金属；其中，针对贵金属金，先用1～3mol/L的NaOH溶液将含金离子的过滤柱浸泡0.5小时，再利用离心机以100～150rpm的速度分离0.5小时，即得到含金离子的溶液；针对重金属铅，把含铅离子的过滤柱在2～5mol/L的氨水溶液中浸泡2～3小时，即得含铅离子溶液；针对重金属镉，把含镉离子的过滤柱在5～8mol/L的醋酸溶液中浸泡2～3小时，即得含镉离子溶液。

2.根据权利要求1的利用生物废料蛋膜进行水质净化并提取贵重金属的方法，其特征在于所述的酸溶液为盐酸HCl、硝酸HNO₃、醋酸HAc中的一种或者几种。