CN103449623A - 一种从工业废水中回收制备金属纳米材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从工业废水中回收制备金属纳米材料的方法，它是将含有金属离子的工业废水诸如电镀废水作为制造金属纳米材料的原料，通过农副产品废弃物秸秆作为金属离子吸附剂，使金属离子在秸秆载体上吸附富集，将秸秆作为还原剂在高温下将吸附在上面的金属离子转化为纳米颗粒，既治理了含金属离子废水的污染，又使农村废弃物秸秆得到利用，以废治废，减少农村因秸秆焚烧带来的污染，更重要的是废水资源化利用，从中得到高附加值的金属纳米材料。本发明以废治废、节约资源，降低成本，同时用秸秆吸附比起污泥法操作简单，减少金属离子的损失。做到废水资源化再利用，变废为宝，本发明适用范围广，可适用几乎所有重金属离子的回收制备纳米材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种从含重金属的工业废水中回收制备金属纳米材料的方法。
背景技术
据统计，我国污水、废水排放量每天约为1*108m3之多，其中工业废水占60%。工业废水的污染已成为水污染的重要污染源，电镀废水中含有大量重金属且难以降解，如果在回收过程中处置不当或者未加处理，将会给环境带来极大的危害。同时，污泥中的重金属又是金属资源，可以回收利用，变废为宝。因此做好工业废水的处理对防治水污染、保护水资源具有重要意义。
回收废水重金属的方法有反渗透法、离子交换法、化学沉淀法。
反渗透处理重金属时存在一些缺陷，如必须对处理液中的离子浓度有特定要求;反渗透装置长期运行后，膜表面会逐渐积累各种污染物，如无机物垢和金属氧化物等，这些物质沉积在膜表面上，会引起反渗透装置性能的下降。
现阶段离子交换吸附材料的研究主要是无机离子交换剂改性沸石、膨润土材料和有机离子交换剂离子交换树脂，虽然取得了一定的研究成果，但是改性沸石、膨润土材料的应用仅局限于实验室规模，且大多用来处理实验配置水溶液，对于实际废水中污染物的吸附处理研究还较少，实际废水由于水源不同、成份复杂，用沸石、膨润土材料进行处理时不具有针对性，而且在处理实际污水时具有操作复杂性，高成本性，其工程应用的技术、经济可行性还要进一步分析、论证。
化学法的最大缺点是会产生大量的电镀污泥。尽管电镀污泥的总量比电镀废水少得多，但由于废水中的难以降解的重金属都己转移到污泥中，因此，从某种意义土讲，电镀污泥的危害要比废水的危害更大。
发明内容
本发明提出一种含重金属废水回收制备金属纳米材料，解决了现有技术中电镀废水工业污染的问题，又使废水资源化利用，从中得到高附加值的金属纳米材料。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种从工业废水中回收制备金属纳米材料的方法，将含有金属离子的工业废水诸如电镀废水作为制造金属纳米材料原料，通过农副产品废弃物秸秆作为金属离子吸附剂，通过金属离子在秸秆载体上吸附富集，然后将秸秆作为还原剂在高温下将吸附在上面的金属离子转化为纳米颗粒，既治理了废水的污染，又使农村废弃物秸秆得以利用，减轻秸秆焚烧带来的污染，同时使废水资源化利用，从中得到高附加值的纳米金属材料。
具体包括如下步骤：
（1）首先，将含重金属的电镀工业废水经过秸秆吸附，废水中的酸碱初期使秸秆发生水解，使其更有利于对废水中金属离子的吸附。
（2）接着，将与废水充分混合后的秸秆收集到过滤柱或塔中，通过废水循环吸附进一步提高秸秆中金属离子的吸附量，当吸附量达到10---20mmol/g时，秸秆离开废水处理系统，进行干燥。
（3）通过秸秆吸附后的废水进一步纳滤处理，纳滤透过水是可以使用的达标水。
（4）纳滤浓缩水当浓度低时返前面秸秆吸附工序进行循环吸附，当浓度高时用秸秆粉完全吸收并干燥。
（5）以废水中的金属离子作为金属源、以水解后的秸秆作为碳源进行高温还原，在惰性气体中温度控制在250--700℃进行热解，制备碳包裹金属纳米颗粒。
进一步，上述步骤（1）中废水中的酸碱使水解后的秸秆表面积更大，有更多的羟基和羰基更有利于对废水中金属离子的吸附，实验发现废水PH值对秸秆吸附金属有影响，在碱性条件下更有利于秸秆对金属吸附。
步骤（2）对秸秆进行干燥，干燥程序处于惰性气体中，所述惰性气体为N2或CO2，温度控制105℃中进行。
本发明的特点之一是把含金属离子的工业废液作为原料，从它们中回收金属制备纳米金属材料，做到废水资源化再利用，变废为宝。
将农副产品废弃物秸秆作为吸附剂和还原剂是本发明的特点之二，在废水净化处理过程中秸秆中含有大量的纤维素作为吸附剂吸附大量的金属离子，
当吸附到10--20mmol/g时脱离净化工序，将其干燥进入纳米金属材料制备工序，因秸秆是生物质材料含有大量纤维素、半纤维素和木质素，在高温下是很好的还原剂将吸附其上的金属离子还原成纳米金属颗粒，控制热解温度在250—700℃，在惰性气氛中2-5小时左右。这样可以以废治废、节约资源，降低成本，同时用秸秆吸附比起污泥法操作简单，减少金属离子的损失。
本方法可适用几乎所有重金属离子的回收制备纳米材料。
本发明的有益效果是，（1）含有金属离子的工业废液作为原料，从中回收金属制备纳米材料，使废水资源得到再利用，变废为宝。
（2）农副产品废弃物秸秆作为吸附剂和还原剂这样可以以废治废、节约资源，降低成本，同时用秸秆吸附比起污泥法操作简单，减少金属离子的损失。
（3）适用几乎所有重金属离子的回收制备纳米材料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的制备流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，一种从工业废水中回收制备金属纳米材料的方法，是将含有金属离子的工业废水诸如电镀废水作为制造金属纳米材料原料，通过农副产品废弃物秸秆作为金属离子吸附剂，使金属离子在秸秆载体上吸附富集，然后将秸秆作为还原剂在高温下将吸附在上面的金属离子转化为纳米颗粒。
该方法具体实施步骤如下：
（1）首先，将含重金属的电镀工业废水经过秸秆吸附，废水中的酸碱初期使秸秆发生水解，使其更有利于对废水中金属离子的吸附。
（2）接着，将与废水充分混合后的秸秆收集到过滤柱或塔中，通过废水循环吸附进一步提高秸秆中金属离子的吸附量，当吸附量达到10---20mmol/g时，秸秆离开废水处理系统，进行干燥。
（3）通过秸秆吸附后的废水进一步进行纳滤处理，纳滤透过水是可以使用的达标水。
（4）纳滤浓缩水当浓度低时返前面秸秆吸附工序进行循环吸附，当浓度高时用秸秆粉完全吸收并干燥。
（5）以废水中的金属离子作为金属源、以水解后的秸秆作为碳源进行高温还原，在惰性气体中温度控制在250--700℃进行热解，制备碳包裹金属纳米颗粒。
本发明以含有金属离子的工业废液作为原料，从中回收金属制备纳米材料，使废水资源得到再利用，变废为宝。农副产品废弃物秸秆作为吸附剂和还原剂。这样可以以废治废、节约资源，降低成本，同时用秸秆吸附比起污泥法操作简单，减少金属离子的损失。适用几乎所有重金属离子的回收制备纳米材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种从工业废水中回收制备金属纳米材料的方法，其特征在于，是将含有金属离子的工业废水诸如电镀废水作为制造金属纳米材料原料，通过农副产品废弃物秸秆作为金属离子吸附剂，使金属离子在秸秆载体上吸附富集，然后将秸秆作为还原剂在高温下将吸附在上面的金属离子转化为纳米颗粒，具体如下步骤：
（1）首先，将含重金属的工业废水或电镀废水经过秸秆吸附，废水中的酸碱初期使秸秆发生水解，使其更有利于对废水中金属离子的吸附。
（2）接着，将与废水充分混合后的秸秆收集到过滤柱或塔中，通过废水循环吸附进一步提高秸秆中金属离子的吸附量，当吸附量达到10---20mmol/g时，秸秆离开废水处理系统，进行干燥。
（3）通过秸秆吸附后的废水进一步进行纳滤处理，纳滤透过液是可以使用的达标水。
（4）纳滤浓缩水当浓度低时返前面秸秆吸附工序进行循环吸附，当浓度高时用秸秆粉完全吸收并干燥。
（5）以废水中的金属离子作为金属源、以水解后的秸秆作为碳源进行高温还原，在惰性气体中温度控制在250--700℃进行热解，制备碳包裹金属纳米颗粒。
2.如权利要求1所述的一种从工业废水中回收制备金属纳米材料的方法，其特征在于，上述步骤（2）中对秸秆进行干燥，干燥程序处于惰性气体中，所述惰性气体为N2或CO2，温度控制105℃中进行。
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