CN102872831A - 一种去除天然水体中镉离子的复合吸附材料及其制备方法 - Google Patents

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雷春生
米浩
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Abstract

本发明公开了一种去除天然水体中镉离子的复合吸附材料及其制备方法，属于环境保护中污水净化处理领域。具体方法为：利用凤眼莲负载在大孔树脂上制得的新型复合吸附材料，通过利用凤眼莲根对重金属离子的富集和大孔树脂的吸附性，去除水中的镉离子。以5g/L的投放量将新型复合吸附材料加入到含0～100mg/L镉离子的天然水体中，吸附20min～30min，过滤，滤除吸附剂，处理后水中的镉离子含量低于0.01mg/L，本发明具有成本低，效率高，效果好，出水稳定达标等特点，拓宽了废水生物处理过程吸附剂的选择范围，保护了环境，实现了废弃物的资源化，具有良好的社会效益和经济效益。

Description

一种去除天然水体中镉离子的复合吸附材料及其制备方法
技术领域
本发明是一种去除天然水体中镉离子的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及含镉离子的污水的处理，属于环境保护中污水净化处理领域。
背景技术
镉是银白色有光泽的金属，熔点320.9℃，沸点765℃，密度8650kg/m；有韧性和延展性。镉在潮湿空气中缓慢氧化并失去金属光泽，加热时表面形成棕色的氧化物层；高温下镉与卤素反应激烈，形成卤化镉；也可与硫直接化合，生成硫化镉。镉可溶于酸，但不溶于碱。镉的氧化态为+1价、+2家。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小，它们溶于酸，但不溶于碱。镉可形成多种配离子，如Cd(NH3)、Cd(CN)、CdCl等。镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体危害严重，日本因镉中毒曾出现“痛痛病”。镉会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内吸收，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显。还可导致骨质疏松和软化。
目前，对于含镉污水的处理技术主要包括中和沉淀法、电解法、吸附法、离子交换法等；其中最常见的是中和沉淀法。中和沉淀法主要是通过向含有镉离子污水中加入碱性物质，使镉离子以沉淀的形式析出；电解法是采用膨胀石墨作流态化阴极，铅作不溶性阳极，对低浓度酸性含镉废水进行处理，Cd质量浓度为292mg/L。槽电压4.9V下，Cd沉积的电流效率为40％～50％，能耗6～10kW·h/kg，溶液中Cd2+可降至10mg/L以下。
近年来，人们进一步研究改进传统方法处理镉离子的同时，逐渐转向生物法，生物法具有高效、节能、环境友好等优点，成为从天然水体中脱除镉离子并回收金属镉，并将逐渐替代常处理方法。生物吸附技术以其具有吸附容量大、选择性强、效率高、消耗少，能有效处理含低浓度镉离子水体等诸多优点吸引了众多研究人员的目光。
本发明为获得一种价格低廉、吸附能力强的非活体生物吸附剂，提供了一种利用凤眼莲负载在大孔树脂上制得的新型复合吸附材料，实现了保护了环境，拓宽了废水生物处理过程吸附剂的选择范围，实现了废弃物的资源化，具有良好的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种利用凤眼莲负载在大孔树脂上制得的新型复合吸附材料去除水中镉离子的方法。本发明具有吸附效率高，操作简单方便，成本低，处理后水质达到安全标准，处理过程无二次污染等特点，充分利用了生产废弃物，实现了以废治废的效果。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
(1)取凤眼莲，去除茎叶，保留根部；
(2)用蒸馏水将凤眼莲根洗净，在温度为70℃～80℃烘干，研磨成粉末，备用；
(3)取大孔树脂研磨成粉末，称取50g大孔树脂置于烧杯中，加入100mL0.5mol/L的氢氧化钠溶液，浸泡60min～70min，过滤，用蒸馏水洗涤至中性；
(4)将所得大孔树脂置于新的烧杯中，加入100mL1.0mol/L的盐酸溶液，浸泡30min～40min，过滤，洗涤至中性，并在温度为70℃～80℃烘干；
(5)称取10g凤眼莲根粉末和30g改良后的大孔树脂粉末，置于烧杯中，加入茶皂素，搅拌，浸泡2h～3h；
(6)过滤，用蒸馏水洗涤3～5次，烘干，制得新型复合吸附材料。
所述的凤眼莲是我们熟知的水葫芦，浮水植物；根系发达，靠毛根吸收养分。
所述的大孔树脂又称全多孔树脂，大孔树脂是由聚合单体和交联剂、致孔剂、分散剂等添加剂经聚合反应制备而成。
所述的茶皂素又名茶皂甙，是由茶树种子中提取出来的一类醣甙化合物，是一种性能良好的天然表面活性剂。
本发明的原理：凤眼莲根部对重金属离子有很强的富集性，对镉离子有很好的吸附性；大孔树脂内含大量空隙，且本身对阳离子有吸附性，由凤眼莲根负责在大孔树脂上制得的复合吸附材料能很好的吸收镉郭子。
本发明为实现治污目的所采用的具体应用方法为：以10～15g/L的投放量将新型复合吸附材料投入到0～100mg/L含镉离子污水中，搅拌，吸附20min～30min，吸附后镉离子浓度低于0.01mg/L.
使用本发明的有益效果：
(1)当一定区域内的凤眼莲过多时会造成环境污染，本发明使用凤眼莲为原材料，可以在一定程度上减少环境污染，且使用凤眼莲成本很低；
(2)本发明吸附材料在使用过后可以通过简单的化学处理，可以回收金属镉；
(3)本发明处理污水吸附效果好、效率高，处理过程无二次污染。
具体实施方式
本发明所采用的技术方案如下：
(1)取凤眼莲，去除茎叶，保留根部；
(2)用蒸馏水将凤眼莲根洗净，在温度为70℃～80℃烘干，研磨成粉末，备用；
(3)取大孔树脂研磨成粉末，称取50g大孔树脂置于烧杯中，加入100mL0.5mol/L的氢氧化钠溶液，浸泡60min～70min，过滤，用蒸馏水洗涤至中性；
(4)将所得大孔树脂置于新的烧杯中，加入100mL1.0mol/L的盐酸溶液，浸泡30min～40min，过滤，洗涤至中性，并在温度为70C～80℃烘干；
(5)称取10g凤眼莲根粉末和30g改良后的大孔树脂粉末，置于烧杯中，加入茶皂素，搅拌，浸泡2h～3h；
(6)过滤，用蒸馏水洗涤3～5次，烘干，制得新型复合吸附材料。
所述的凤眼莲是我们熟知的水葫芦，浮水植物；根系发达，靠毛根吸收养分。
所述的大孔树脂又称全多孔树脂，大孔树脂是由聚合单体和交联剂、致孔剂、分散剂等添加剂经聚合反应制备而成。
所述的茶皂素又名茶皂甙，是由茶树种子中提取出来的一类醣甙化合物，是一种性能良好的天然表面活性剂。
以下用3个实施例再详细说明本发明：
实例1
取凤眼莲，去除茎叶，保留根部；用蒸留水将凤眼莲根洗净，在温度为70℃～80℃烘干，研磨成粉末，备用；取大孔树脂研磨成粉末，称取50g大孔树脂置于烧杯中，加入100mL0.5mol/L的氢氧化钠溶液，浸泡60min，过滤，用蒸馏水沈涤至中性；将所得大孔树脂置于新的烧杯中，加入100mL1.0mol/L的盐酸溶液，浸泡30min，过滤，洗涤至中性，并在温度为70℃～80℃烘干；称取10g凤眼莲根粉末和10g改良后的大孔树脂粉末，置于烧杯中，加入茶皂素，搅拌，浸泡2h；过滤，用蒸馏水洗涤3次，烘干，制得新型复合吸附材料。
将5g该吸附材料放入体积为500mL浓度为25mg/L含有镉离子的污水中，吸附20min，过滤，滤除吸附剂，吸附后水中的镉离子含量低于0.01mg/L。
实例2
取凤眼莲，去除茎叶，保留根部；用蒸馏水将凤眼莲根洗净，在温度为70℃～80℃烘干，研磨成粉末，备用；取大孔树脂研磨成粉末，称取50g大孔树脂置于烧杯中，加入100mL0.5mol/L的氢氧化钠溶液，浸泡60min，过滤，用蒸馏水洗涤至中性；将所得大孔树脂置于新的烧杯中，加入100mL1.0mol/L的盐酸溶液，浸泡30min，过滤，洗涤至中性，并在温度为70℃～80℃烘干；称取10g凤眼莲根粉末和20g改良后的大孔树脂粉末，置于烧杯中，加入茶皂素，搅拌，浸泡2h；过滤，用蒸馏水洗涤3次，烘干，制得新型复合吸附材料。
将2.5g该吸附材料放入体积为500mL浓度为50mg/L含有镉离子的污水中，吸附25min，过滤，滤除吸附剂，吸附后水中的镉离子含量低于0.01mg/L。
实例3
取凤眼莲，去除茎叶，保留根部；用蒸馏水将凤眼莲根沈净，在温度为70℃～80℃烘干，研磨成粉末，备用；取大孔树脂研磨成粉末，称取50g大孔树脂置于烧杯中，加入100mL0.5mol/L的氢氧化钠溶液，浸泡70min，过滤，用蒸馏水洗涤至中性；将所得大孔树脂置于新的烧杯中，加入100mL1.0mol/L的盐酸溶液，浸泡40min，过滤，洗涤至中性，并在温度为70℃～80℃烘干；称取10g凤眼莲根粉末和30g改良后的大孔树脂粉末，置于烧杯中，加入茶皂素，搅拌，浸泡3h；过滤，用蒸馏水洗涤5次，烘干，制得新型复合吸附材料。
将2.5g该吸附材料放入体积为500mL浓度为100mg/L含有镉离子的污水中，吸附30min，过滤，滤除吸附剂，吸附后水中的镉离子含量低于0.01mg/L。

Claims (5)

1.一种去除天然水体中镉离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：复合吸附材料由凤眼莲和大孔树脂上制得。
2.根据权利要求1所述的一种去除天然水体中镉离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：
(1)取凤眼莲，去除茎叶，保留根部；
(2)用蒸馏水将凤眼莲根洗净，在温度为70℃～80℃烘干，研磨成粉末，备用；
(3)取大孔树脂研磨成粉末，称取50g大孔树脂置于烧杯中，加入100mL0.5mol/L的氢氧化钠溶液，浸泡60min～70min过滤，用蒸馏水洗涤至中性：
(4)将所得大孔树脂置于新的烧杯中，加入100mL1.0mol/L的盐酸溶液，浸泡30min～40min，过滤，洗涤至中性，并在温度为70℃～80℃烘干；
(5)称取10g凤眼莲根粉末和30g改良后的大孔树脂粉末，置于烧杯中，加入茶皂素，搅拌，浸泡2h～3h；
(6)过滤，用蒸馏水洗涤3～5次，烘干，制得新型复合吸附材料。
3.根据权利要求2所述的一种去除天然水体中镉离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：所述的凤眼莲是我们熟知的水葫芦，浮水植物；根系发达，靠毛根吸收养分。
4.根据权利要求2所述的一种去除天然水体中镉离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：所述的大孔树脂又称全多孔树脂，大孔树脂是由聚合单体和交联剂、致孔剂、分散剂等添加剂经聚合反应制备而成。
5.根据权利要求2所述的一种去除天然水体中镉离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：所述的茶皂素又名茶皂甙，是由茶树种子中提取出来的一类醣甙化合物，是一种性能良好的天然表面活性剂。
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