CN102500343A - 一种用于水中重金属残留去除的颗粒剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于水中重金属残留去除的颗粒剂的制备方法。目前采用聚谷氨酸作为重金属絮凝剂来吸附水中的重金属，其吸附当量较低。本发明方法首先将聚谷氨酸溶解于磷酸缓冲液或柠檬酸缓冲液中，形成稳定的聚谷氨酸溶液，然后将凝胶剂、硅藻土、稳定剂加入聚谷氨酸溶液中，搅拌均匀，形成芯液，再用喷淋器将芯液喷入氯化钙溶液中，固液分离后得到颗粒物，将颗粒物收集后密闭包装，或将颗粒物在-50～-45℃下冷冻干燥。本发明制备的颗粒剂能有效吸附水中的铅、铬等重金属，该颗粒剂包埋后，减少了环境因子对聚谷氨酸的破坏，提高了重金属吸附的稳定性。

Description

一种用于水中重金属残留去除的颗粒剂的制备方法
技术领域
本发明属于环境科学技术领域，具体涉及一种用于水中重金属残留去除的颗粒剂的制备方法。
背景技术
重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染，主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。因人类活动导致环境中的重金属含量增加，超出正常范围，并导致环境质量恶化。目前水体中污染的重金属主要依靠非特异性吸附、电渗析等手段去除，但对于大水体中低浓度的重金属污染（小于10ppm），以上手段并不适用。
目前有技术是采用聚谷氨酸作为重金属絮凝剂来吸附水中的重金属，絮凝后需要沉降及分离工序，操作上对混合、沉降及分离各有要求。还有一种技术是聚谷氨酸通过接枝反应，固定化到纤维素上，由于羧基参与重金属的吸附，属于有效功能团，接枝反应会降低有效功能团的数量，最终表现为吸附当量的降低。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种用于水中重金属残留去除的颗粒剂的制备方法。
本发明方法的具体步骤是：
步骤(1).配制聚谷氨酸溶液：每升缓冲溶液中溶解20～50克聚谷氨酸，搅拌均匀后静止12～18小时，使之充分水合，形成稳定的聚谷氨酸溶液；
所述的缓冲溶液为pH值为4.5的磷酸缓冲液或柠檬酸缓冲液，其浓度为0.1～0.2M。
步骤(2).将凝胶剂、硅藻土、稳定剂加入聚谷氨酸溶液中，每升缓冲溶液中溶解20～60克凝胶剂、4～5克硅藻土、0.8～1.2克稳定剂，搅拌均匀，形成芯液；
所述的凝胶剂为重量比为5～10：1的海藻酸钠和卡拉胶的混合物；
所述的稳定剂为苯甲酸钠、山梨酸钾、脱氢醋酸、尼泊金酯中的一种。
步骤(3).用喷淋器将芯液喷入氯化钙溶液中，氯化钙溶液的浓度为2～5g/L，静止0.5～2小时，然后固液分离，得到颗粒物；
调整喷淋压力为0.05～0.3mpa，可以得到不同大小的颗粒。
步骤(4).将颗粒物收集后密闭包装，常温下具有6个月的稳定期；或将颗粒物-50～-45℃下冷冻干燥，得到的产物常温下具有2年的稳定期。
本发明制备的颗粒剂能在室温下长时间贮存，可以装柱或泼洒使用，能有效吸附水中的铅、铬等重金属，可以用于重金属意外泄漏的应急处理及自来水厂的原水处理，处理后水体中重金属浓度小于0.01ppm，能满足目前各类食品加工要求。本发明制备的颗粒剂包埋后，减少了环境因子对聚谷氨酸的破坏，提高了重金属吸附的稳定性。本发明制备的颗粒剂只需装柱后即可连续使用，使用更为有效及方便，该颗粒剂保留了所有有效功能团，具有更高的吸附当量。
具体实施方式
实施例1：
步骤(1).将20克的聚谷氨酸溶解在1升pH值为4.5、浓度为0.1M的磷酸缓冲液中，搅拌均匀后静止12小时，形成稳定的聚谷氨酸溶液；
步骤(2).将30克重量比为5：1的海藻酸钠和卡拉胶的混合物、4克的硅藻土、0.8克的苯甲酸钠加入聚谷氨酸溶液中，搅拌均匀，形成芯液；
步骤(3).用喷淋器将芯液喷入浓度为2g/L的氯化钙溶液中，喷淋压力为0.05mpa，静止0.5小时，然后固液分离，得到10目颗粒物；
步骤(4).将颗粒物收集后密闭包装，常温下具有6个月的稳定期。
实施例2：
步骤(1).将30克的聚谷氨酸溶解在1升pH值为4.5、浓度为0.12M的磷酸缓冲液中，搅拌均匀后静止15小时，形成稳定的聚谷氨酸溶液；
步骤(2).将30克重量比为6：1的海藻酸钠和卡拉胶的混合物、4.5克的硅藻土、0.9克的山梨酸钾加入聚谷氨酸溶液中，搅拌均匀，形成芯液；
步骤(3).用喷淋器将芯液喷入浓度为3g/L的氯化钙溶液中，喷淋压力为0.1mpa，静止1小时，然后固液分离，得到20目颗粒物；
步骤(4).将颗粒物在-45℃下冷冻干燥，得到的产物常温下具有2年的稳定期。
实施例3：
步骤(1).将40克的聚谷氨酸溶解在1升pH值为4.5、浓度为0.15M的磷酸缓冲液中，搅拌均匀后静止16小时，形成稳定的聚谷氨酸溶液；
步骤(2).将30克重量比为8：1的海藻酸钠和卡拉胶的混合物、4.5克的硅藻土、1.0克的脱氢醋酸加入聚谷氨酸溶液中，搅拌均匀，形成芯液；
步骤(3).用喷淋器将芯液喷入浓度为4g/L的氯化钙溶液中，喷淋压力为0.2mpa，静止1.5小时，然后固液分离，得到30目颗粒物；
步骤(4).将颗粒物在-50℃下冷冻干燥，得到的产物常温下具有2年的稳定期。
实施例4：
步骤(1).将50克的聚谷氨酸溶解在1升pH值为4.5、浓度为0.2M的磷酸缓冲液中，搅拌均匀后静止18小时，形成稳定的聚谷氨酸溶液；
步骤(2).将30克重量比为10：1的海藻酸钠和卡拉胶的混合物、5克的硅藻土、1.2克的尼泊金酯加入聚谷氨酸溶液中，搅拌均匀，形成芯液；
步骤(3).用喷淋器将芯液喷入浓度为5g/L的氯化钙溶液中，喷淋压力为0.3mpa，静止2小时，然后固液分离，得到40目颗粒物；
步骤(4).将颗粒物在-55℃下冷冻干燥，得到的产物常温下具有2年的稳定期。
上述实施例得到的颗粒剂吸附水中重金属试验：取实施例3所得的活性颗粒1克，复水后沥去多余水分，放入500毫升烧杯内，加入200毫升2%醋酸铅溶液，常温下（25℃）搅拌吸附4小时，测定溶液中铅含量测算，得知每克活性颗粒可吸附0.245克的铅。同样条件测得每克活性颗粒可吸附0.131克的铬。

Claims (5)

1.一种用于水中重金属残留去除的颗粒剂的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤是：
步骤(1).配制聚谷氨酸溶液：每升缓冲溶液中溶解20～50克聚谷氨酸，搅拌均匀后静止12～18小时，形成稳定的聚谷氨酸溶液；
步骤(2).将凝胶剂、硅藻土、稳定剂加入聚谷氨酸溶液中，每升缓冲溶液中溶解20～60克凝胶剂、4～5克硅藻土、0.8～1.2克稳定剂，搅拌均匀，形成芯液；
步骤(3).用喷淋器将芯液喷入氯化钙溶液中，静止0.5～2小时，然后固液分离，得到颗粒物；所述的氯化钙溶液的浓度为2～5g/L；
步骤(4).将颗粒物收集后密闭包装，常温下具有6个月的稳定期；或将颗粒物在-50～-45℃下冷冻干燥，得到的产物常温下具有2年的稳定期。
2.如权利要求1所述的一种用于水中重金属残留去除的颗粒剂的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的缓冲溶液为pH值为4.5的磷酸缓冲液或柠檬酸缓冲液，其浓度为0.1～0.2M。
3.如权利要求1所述的一种用于水中重金属残留去除的颗粒剂的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的凝胶剂为重量比为5～10：1的海藻酸钠和卡拉胶的混合物。
4.如权利要求1所述的一种用于水中重金属残留去除的颗粒剂的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的稳定剂为苯甲酸钠、山梨酸钾、脱氢醋酸、尼泊金酯中的一种。
5.如权利要求1所述的一种用于水中重金属残留去除的颗粒剂的制备方法，其特征在于步骤(3)中喷淋的喷淋压力为0.05～0.3mpa。
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