CN104071860A - 一种重金属污染水体的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污染治理领域，公开了一种重金属污染水体的修复方法，包括步骤a、采集龙须眼子菜鲜样，干燥处理后，改性剂浸泡处理，再次干燥处理，即得龙须眼子菜吸附剂；步骤b、将步骤a中获得的龙须眼子菜吸附剂填充到反应腔体中；步骤c、将重金属污染水体引入到反应腔体中；步骤d、将处理后的水体引出；其中，改性剂为甲醇或乙醇或丙酮或氯化钠溶液或或氯化钾溶液或氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。本发明采用改性处理的龙须眼子菜作为吸附剂，吸附水体中的重金属，吸附剂来源广泛、成本低、单位质量吸附剂吸附量大，治理成本低、效率高。
Description
技术领域
本发明涉及污染治理领域，尤其涉及了一种重金属污染水体的修复方法。
背景技术
现代工业的迅速发展产生了大量含重金属的废水，这些废水易通过食物链在生物体内富集，对环境和人类生活造成了很大威胁。因此，如何治理重金属废水并回收有价金属是当今环境保护工作面临的突出问题。
目前处理重金属废水的方法主要有化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、膜法、生物处理技术等。这些处理方法中，化学沉淀法和氧化还原法等在消耗大量化学药剂的同时产生二次污染；离子交换法和膜法处理成本、设备维护成本高。吸附法在净化废水的同时可以实现有价金属的回收利用，常用的吸附剂主要包括粉煤灰、分子筛、活性炭、工农业废料等，但是目前还能以实现吸附效率高而成本低，给产业化带来不小的困难。
龙须眼子菜(Potamogeton pectinatus)是一种眼子菜科多年生沉水草本植物，一般作为饲料使用，也可以作为中药，具有良好的环境适应能力。该植物对水体中铅、镉等重金属有较强吸附能力，但是直接用来吸附水中重金属还存在吸附容量低、出水色度高、有机物浓度高等问题。
发明内容
本发明针对现有技术中重金属污染水体处理方法处理效率低、成本高等缺点，提供了一种高效低成本的重金属污染水体处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种重金属污染水体的修复方法，包括如下步骤：
步骤a、采集龙须眼子菜鲜样，干燥处理后，改性剂浸泡处理，再次干燥处理，得龙须眼子菜吸附剂；
步骤b、将步骤a中获得的龙须眼子菜吸附剂填充到反应腔体中；
步骤c、将重金属污染水体引入到反应腔体中；
步骤d、将处理后的水体引出；
其中，改性剂为甲醇或乙醇或丙酮或氯化钠溶液或氯化钾溶液或氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
新鲜的龙须眼子菜具有对重金属离子具有一定的吸附能力，但是，新鲜的龙须眼子菜体积大，单位体积吸附量小，吸附作业投加不便；干燥的龙须眼子菜细胞壁萎缩，呈现不规则网状，而由于植物吸附剂的吸附位点主要位于细胞壁，因此，干燥的龙须眼子菜的吸附位点处于被保护的状态，吸附效率低；经过改性剂浸泡处理后，龙须眼子菜的细胞壁轮廓清晰，呈现规则的网状结构，龙须眼子菜细胞壁上的吸附位点被充分激活，吸附位点被充分暴露出来，单位体积的吸附量大大增加，能大量吸附重金属污染水体中的重金属离子。采用有机溶剂甲醇或乙醇或丙酮作为改性剂，能够强化龙须眼子菜中易溶于有机溶剂的有机物，充分暴露其吸附位点；采用氯化钠或氢氧化钠溶或氯化钾或氢氧化钾剂作为改性剂，一方面激活吸附位点，另一方面，吸附位点吸附钠离子或钾离子，在吸附水体中重金属离子过程中，存在离子交换作用，能够增强龙须眼子菜的离子交换和吸附能力。
作为优选，步骤a中，干燥处理前先用清水洗去龙须眼子菜表面杂质。
作为优选，步骤a中，干燥处理采用烘干或晒干，烘干温度为60～90℃。
作为优选，步骤a中，改性剂浸泡处理，将干燥的龙须眼子菜浸泡于15～30℃改性剂中5～120min，再用去离子水清洗1～5次，其中甲醇为无水甲醇，乙醇为无水乙醇、丙酮为无水丙酮、氯化钠溶液或氯化钾溶液溶度为0.05～1.2mol/L，氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液浓度为0.05～1.2mol/L，干燥的龙须眼子菜与改性剂溶液质量比为1:(20～100)。甲醇、乙醇或丙酮等机溶剂改性或氯化钠、氯化钾、氢氧化钠或氢氧化钾等无机溶剂改性，能够使龙须眼子菜细胞壁吸附位点附近的一些有机物溶出，部分分子间氢键断开，吸附位点被暴露，极大的提高吸附能力。
作为优选，步骤b中，龙须眼子菜吸附剂填充的反应腔体的孔隙率为0.2～0.5。反应腔体孔隙率保持0.2～0.5，既能保证水流通过，又能保证水流在反应腔体内有一定的扰动，保证重金属污染水体与吸附剂充分接触，保证吸附处理效率。
作为优选，步骤d之后，每吸附处理2～24h后，暂停步骤c，由反应腔体进水端挖除20％～50％的龙须眼子菜吸附剂，再由反应腔体出水端填充步骤a的龙须眼子菜吸附剂。随着反应的进行，龙须眼子菜吸附剂吸附位点被饱和，吸附效率下降，因此，在吸附过程中需要更换吸附剂，每次更换吸附剂都先将进水端的吸附剂挖除，在由出水端填充新的吸附剂，使原来位于出水端的龙须眼子菜吸附剂被退挤至进水端，相当于吸附剂与水流逆向运动，吸附效率高，吸附量大。
本发明由于采用了以上技术方案，采用改性处理的龙须眼子菜作为吸附剂，吸附剂来源广泛、成本低；龙须眼子菜经过改性处理后吸附位点被完全暴露出来，单位质量吸附剂吸附量大，另一方面，采用无机改性剂处理龙须眼子菜后，负载大量钠离子或钾离子，增强了龙须眼子菜离子交换能力，对重金属污染水体的治理效果有了很大的提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种重金属污染水体的修复方法，包括如下步骤：
步骤a、采集龙须眼子菜鲜样，先用清水洗去龙须眼子菜表面杂质，晒干，将干燥的龙须眼子菜浸泡于15℃改性剂中5min，其中，干燥的龙须眼子菜与改性剂溶液质量比为1:20，改性剂为无水甲醇，再用去离子水清洗1次，再次晒干，得龙须眼子菜吸附剂；
步骤b、将步骤a中获得的龙须眼子菜吸附剂填充到反应腔体中，龙须眼子菜吸附剂填充的反应腔体的孔隙率为0.5；
步骤c、将重金属污染水体引入到反应腔体中；
步骤d、将处理后的水体引出；
步骤d之后，每吸附处理2h后，暂停步骤c，由反应腔体进水端挖除20％的龙须眼子菜吸附剂，再由反应腔体出水端填充步骤a的龙须眼子菜吸附剂，继续步骤c。
采用本方法处理某重金属污染的地表水，处理后Cu下降了46.6％，Zn下降了63.5％，Cd下降了42.3％，Cr下降了41.4％，Pb下降了40.0％。
实施例2
一种重金属污染水体的修复方法，包括如下步骤：
步骤a、采集龙须眼子菜鲜样，先用清水洗去龙须眼子菜表面杂质，60℃烘干，将干燥的龙须眼子菜浸泡于30℃改性剂中20min，其中，干燥的龙须眼子菜与改性剂溶液质量比为1:40，改性剂为无水乙醇，再用去离子水清洗5次，90℃烘干，得龙须眼子菜吸附剂；
步骤b、将步骤a中获得的龙须眼子菜吸附剂填充到反应腔体中，龙须眼子菜吸附剂填充的反应腔体的孔隙率为0.2；
步骤c、将重金属污染水体引入到反应腔体中；
步骤d、将处理后的水体引出；
步骤d之后，每吸附处理24h后，暂停步骤c，由反应腔体进水端挖除50％的龙须眼子菜吸附剂，再由反应腔体出水端填充步骤a的龙须眼子菜吸附剂，继续步骤c。
采用本方法处理某重金属污染的地表水，处理后Cu下降了69.1％，Zn下降了53.2％，Cd下降了43.8％，Pb下降了33.2％。
实施例3
一种重金属污染水体的修复方法，包括如下步骤：
步骤a、采集龙须眼子菜鲜样，先用清水洗去龙须眼子菜表面杂质，80℃烘干，将干燥的龙须眼子菜浸泡于20℃改性剂中120min，其中，干燥的龙须眼子菜与改性剂溶液质量比为1:60，改性剂为0.05mol/L氯化钠溶液，再用去离子水清洗3次，再次干燥处理，得龙须眼子菜吸附剂；
步骤b、将步骤a中获得的龙须眼子菜吸附剂填充到反应腔体中，龙须眼子菜吸附剂填充的反应腔体的孔隙率为0.4；
步骤c、将重金属污染水体引入到反应腔体中；
步骤d、将处理后的水体引出；
步骤d之后，每吸附处理4h后，暂停步骤c，由反应腔体进水端挖除30％的龙须眼子菜吸附剂，再由反应腔体出水端填充步骤a的龙须眼子菜吸附剂，继续步骤c。
采用本方法处理某重金属污染的地表水，处理后Cu下降了55.2％，Zn下降了42.3％，Cd下降了37.2％，Cr下降了39.6％，Pb下降了42.3％。
实施例4
一种重金属污染水体的修复方法，包括如下步骤：
步骤a、采集龙须眼子菜鲜样，先用清水洗去龙须眼子菜表面杂质，晒干，将干燥的龙须眼子菜浸泡于25℃改性剂中80min，其中，干燥的龙须眼子菜与改性剂溶液质量比为1:80，氢氧化钠溶液浓度为1.2mol/L，再用去离子水清洗4次，再次干燥处理，得龙须眼子菜吸附剂；
步骤b、将步骤a中获得的龙须眼子菜吸附剂填充到反应腔体中，龙须眼子菜吸附剂填充的反应腔体的孔隙率为0.3；
步骤c、将重金属污染水体引入到反应腔体中；
步骤d、将处理后的水体引出；
步骤d之后，每吸附处理12h后，暂停步骤c，由反应腔体进水端挖除40％的龙须眼子菜吸附剂，再由反应腔体出水端填充步骤a的龙须眼子菜吸附剂，继续步骤c。
采用本方法处理某重金属污染的地表水，处理后Cu下降了78.4％，Zn下降了63.6％，Cd下降了42.3％。
实施例5
一种重金属污染水体的修复方法，包括如下步骤：
步骤a、采集龙须眼子菜鲜样，先用清水洗去龙须眼子菜表面杂质，80℃烘干，将干燥的龙须眼子菜浸泡于25℃改性剂中60min，其中，干燥的龙须眼子菜与改性剂溶液质量比为1:100，氢氧化钾溶液浓度为0.05mol/L，再用去离子水清洗3次，再次于80℃烘干，得龙须眼子菜吸附剂；
步骤b、将步骤a中获得的龙须眼子菜吸附剂填充到反应腔体中，龙须眼子菜吸附剂填充的反应腔体的孔隙率为0.4；
步骤c、将重金属污染水体引入到反应腔体中；
步骤d、将处理后的水体引出；
步骤d之后，每吸附处理6h后，暂停步骤c，由反应腔体进水端挖除40％的龙须眼子菜吸附剂，再由反应腔体出水端填充步骤a的龙须眼子菜吸附剂，继续步骤c。
采用本方法处理某重金属污染的地表水，处理后Cu下降了65.4％，Zn下降了24.6％，Cd下降了35.3％，Cr下降了42.7％，Pb下降了39.2％。
实施例6
一种重金属污染水体的修复方法，包括如下步骤：
步骤a、采集龙须眼子菜鲜样，先用清水洗去龙须眼子菜表面杂质，70℃烘干，将干燥的龙须眼子菜浸泡于15℃改性剂中100min，其中，干燥的龙须眼子菜与改性剂溶液质量比为1:80，氯化钾溶液浓度为1.2mol/L，再用去离子水清洗2次，晒干，得龙须眼子菜吸附剂；
步骤b、将步骤a中获得的龙须眼子菜吸附剂填充到反应腔体中，龙须眼子菜吸附剂填充的反应腔体的孔隙率为0.5；
步骤c、将重金属污染水体引入到反应腔体中；
步骤d、将处理后的水体引出；
步骤d之后，每吸附处理4h后，暂停步骤c，由反应腔体进水端挖除40％的龙须眼子菜吸附剂，再由反应腔体出水端填充步骤a的龙须眼子菜吸附剂，继续步骤c。
采用本方法处理某重金属污染的地表水，处理后Cu下降了71.1％，Zn下降了56.2％，Pb下降了42.8％。
实施例7
本实施例与实施例6相同，不同之处在于改性剂为无水丙酮。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (6)
1.一种重金属污染水体的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a、采集龙须眼子菜鲜样，干燥处理后，改性剂浸泡处理，再次干燥处理，得龙须眼子菜吸附剂；
步骤b、将步骤a中获得的龙须眼子菜吸附剂填充到反应腔体中；
步骤c、将重金属污染水体引入到反应腔体中；
步骤d、将处理后的水体引出；
其中，改性剂为甲醇或乙醇或丙酮或氯化钠溶液或氯化钾溶液或氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
2.根据权利要求1所述的一种重金属污染水体的修复方法，其特征在于，步骤a中，干燥处理前先用清水洗去龙须眼子菜表面杂质。
3.根据权利要求1所述的一种重金属污染水体的修复方法，其特征在于，步骤a中，干燥处理采用烘干或晒干，烘干温度为60～90℃。
4.根据权利要求1所述的一种重金属污染水体的修复方法，其特征在于，步骤a中，改性剂浸泡处理：将干燥的龙须眼子菜浸泡于15～30℃改性剂中5～120min，再用去离子水清洗1～5次，其中甲醇为无水甲醇，乙醇为无水乙醇、丙酮为无水丙酮、氯化钠溶液或氯化钾溶液溶度为0.05～1.2mol/L，氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液浓度为0.05～1.2mol/L，干燥的龙须眼子菜与改性剂溶液质量比为1:(20～100)。
5.根据权利要求1所述的一种重金属污染水体的修复方法，其特征在于，步骤b中，龙须眼子菜吸附剂填充的反应腔体的孔隙率为0.2～0.5。
6.根据权利要求1所述的一种重金属污染水体的修复方法，其特征在于，步骤d之后，每吸附处理2～24h后，暂停步骤c，由反应腔体进水端挖除20％～50％的龙须眼子菜吸附剂，再由反应腔体出水端填充步骤a的龙须眼子菜吸附剂。
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