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Abstract

本发明公开了一种处理废水中重金属的螯合剂的制备方法，属于废水处理技术领域，该方法操作步骤如下：(1)对莲藕进行淀粉提取后得到的莲藕渣经合成得到莲藕纤维素，向其中加入去离子水，调节成浓度为0.15g/ml的溶液，向溶液中均以每100ml溶液中加入1‑5g的量将N,N'‑亚甲基双丙烯酰胺和γ‑氨丙基三乙氧基硅烷加入溶液中反应得到改性纤维素；(2)在改性纤维素中加入乙二胺、三乙烯四胺，反应得到胺化纤维素；(3)向胺化纤维素中加入亚乙基二醇，氢氧化钠和二硫化碳反应得到纤维素螯合剂。本发明通过对天然高分子螯合剂经改性处理，使其捕获废水中的重金属离子，且处理后的重金属可以回收，避免二次污染，是有效的废水处理方法。

Description

一种处理废水中重金属的螯合剂的制备方法
技术领域
本发明属于工业废水除杂技术领域，具体是涉及一种处理废水中重金属的螯合剂的制备方法。
背景技术
重金属废水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属的废水。重金属(如含镉、镍、汞、锌等)废水是对一环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，其水质水量与生产工艺有关。废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态，例如,经化学沉淀处理后,废水中的重金属从溶解的离子状态转变成难溶性化合物而沉淀下来,从水中转移到污泥中；经离子交换处理后,废水中的金属离子转移到离子交换树脂上；经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。总之，重金属废水经处理后形成两种产物，一是基本上脱除了重金属的处理水，一是重金属的浓缩产物，重金属浓度低于排放标准的处理水可以排放。
目前对重金属废水的处理有很多方法，但都有相对的不完善之处，往往很多都会造成二次污染，近年来高分子螯合剂对重金属废水的处理应用越来越多，且具有成本低、效果好的优点，本发明针对现有技术的不足研制新的螯合剂处理重金属废水。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种可以有效的处理废水中重金属的螯合剂的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种处理废水中重金属的螯合剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)对莲藕进行淀粉提取后得到的莲藕渣经合成得到莲藕纤维素，是一种天然高分子螯合剂，经化学改性处理后，对废水中重金属离子的吸附作用增 强，向其中加入去离子水，调节成浓度为0.15g/ml的溶液，向溶液中均以每100ml溶液中加入1-5g的量将N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入溶液中，60-90℃下搅拌反应2-3h，得到改性纤维素；
(2)在改性纤维素中加入乙二胺、三乙烯四胺，反应得到胺化纤维素其加入比例与原纤维素的质量比为：0.2-0.8:0.07-0.6:1,50-70℃下反应3-4h，得到胺化纤维素；
(3)向胺化纤维素中加入与原纤维素质量比为1:0.4-0.9:0.5-0.8:0.04-1.2的亚乙基二醇，氢氧化钠和二硫化碳，40-45℃下反应3-5h，4℃下经真空干燥后得到纤维素螯合剂。
进一步地，所述废水中重金属成分主要包括Hg、Pb、Cd和Cu，其含量超标的废水对环境具有很大的危害作用。
进一步地，所述莲藕纤维素的制备方法为：取莲藕淀粉生产时产生的副产品莲藕渣，将其置于特制酶解罐中，向酶解罐中加入2倍量的水，调节pH在5.5-6.5，酶解温度为50-60℃，再添加浓度为1.5％的改性复合酶，添加量为2％，搅拌酶解2h后高温灭酶活，过滤后将滤渣经干燥处理后得到莲藕纤维素，酶解法得到的纤维素为天然高分子螯合剂，对重金属有很好的吸附作用。
进一步地，所述特制酶解罐是在普通酶解罐内壁涂有一层有机纳米复合涂层，具有耐高温，耐腐蚀，抗菌的作用，可增强酶解反应的耐高温能力，提高酶解效率。
进一步地，所述复合酶为耐高温α-淀粉酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和磷酸酯酶以3.5:1.7:1.2:0.8的比例混合而成的混合物。
进一步地，所述改性复合酶是用修饰剂对酶分子进行修饰，其修饰方法为：将修饰剂与纯化的酶液以7.5：1.5的比例混合，35℃下，调节pH在7-9，反应30min，所得反应液经大分子凝胶柱层析分离后，选择较好修饰效果的修饰酶，即得到所述改性复合酶，可提高酶的活性，增加酶的稳定性。
进一步地，所述修饰剂为右旋糖酐。
进一步地，将所述螯合剂加入待处理的废水中，加入量为0.8g/L，pH为6.2，接触时间为40min，处理后的废水经检测达标排放。
本发明的有益效果是：本发明对莲藕纤维素经化学改性处理，用于吸附废水中的重金属离子，具有操作简单，pH范围广，吸附效果好，所吸附重金属离子可回收处理，无二次污染的特点，可将废水中的重金属离子浓度降低到排放标准以下，从而达到对环境的有效保护。
具体实施方式
实施例1：
一种处理废水中重金属的螯合剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)对莲藕进行淀粉提取后得到的莲藕渣经合成得到莲藕纤维素，是一种天然高分子螯合剂，经化学改性处理后，对废水中重金属离子的吸附作用增强，向其中加入去离子水，调节成浓度为0.15g/ml的溶液，向溶液中均以每100ml溶液中加入1g的量将N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入溶液中，60℃下搅拌反应2h，得到改性纤维素；
(2)在改性纤维素中加入乙二胺、三乙烯四胺，反应得到胺化纤维素其加入比例与原纤维素的质量比为：0.2:0.07:1，50℃下反应3h，得到胺化纤维素；
(3)向胺化纤维素中加入与原纤维素质量比为1:0.4:0.5:0.04的亚乙基二醇，氢氧化钠和二硫化碳，40℃下反应3h，4℃下经真空干燥后得到纤维素螯合剂。
其中，所述废水中重金属成分主要包括Hg、Pb、Cd和Cu，其含量超标的废水对环境具有很大的危害作用；所述莲藕纤维素的制备方法为：取莲藕淀粉生产时产生的副产品莲藕渣，将其置于特制酶解罐中，向酶解罐中加入2倍量的水，调节pH在5.5，酶解温度为50℃，再添加浓度为1.5％的改性复合酶，添加量为2％，搅拌酶解2h后高温灭酶活，过滤后将滤渣经干燥处理后得到莲藕纤维素，酶解法得到的纤维素为天然高分子螯合剂，对重金属有很好的吸附 作用；所述特制酶解罐是在普通酶解罐内壁涂有一层有机纳米复合涂层，具有耐高温，耐腐蚀，抗菌的作用，可增强酶解反应的耐高温能力，提高酶解效率；所述复合酶为耐高温α-淀粉酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和磷酸酯酶以3.5:1.7:1.2:0.8的比例混合而成的混合物；所述改性复合酶是用修饰剂对酶分子进行修饰，其修饰方法为：将修饰剂与纯化的酶液以7.5：1.5的比例混合，35℃下，调节pH在7，反应30min，所得反应液经大分子凝胶柱层析分离后，选择较好修饰效果的修饰酶，即得到所述改性复合酶，可提高酶的活性，增加酶的稳定性；所述修饰剂为右旋糖酐；所述螯合剂加入待处理的废水中，加入量为0.8g/L，pH为6.2，接触时间为40min，处理后的废水经检测达标排放。
实施例2：
一种处理废水中重金属的螯合剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)对莲藕进行淀粉提取后得到的莲藕渣经合成得到莲藕纤维素，是一种天然高分子螯合剂，经化学改性处理后，对废水中重金属离子的吸附作用增强，向其中加入去离子水，调节成浓度为0.15g/ml的溶液，向溶液中均以每100ml溶液中加入3g的量将N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入溶液中，75℃下搅拌反应2.5h，得到改性纤维素；
(2)在改性纤维素中加入乙二胺、三乙烯四胺，反应得到胺化纤维素其加入比例与原纤维素的质量比为：0.5:0.335:1，60℃下反应3.5h，得到胺化纤维素；
(3)向胺化纤维素中加入与原纤维素质量比为1:0.75:0.65:0.62的亚乙基二醇，氢氧化钠和二硫化碳，42.5℃下反应4h，4℃下经真空干燥后得到纤维素螯合剂。
其中，所述废水中重金属成分主要包括Hg、Pb、Cd和Cu，其含量超标的废水对环境具有很大的危害作用；所述莲藕纤维素的制备方法为：取莲藕淀粉生产时产生的副产品莲藕渣，将其置于特制酶解罐中，向酶解罐中加入2倍量的水，调节pH在6，酶解温度为55℃，再添加浓度为1.5％的改性复合酶，添 加量为2％，搅拌酶解2h后高温灭酶活，过滤后将滤渣经干燥处理后得到莲藕纤维素，酶解法得到的纤维素为天然高分子螯合剂，对重金属有很好的吸附作用；所述特制酶解罐是在普通酶解罐内壁涂有一层有机纳米复合涂层，具有耐高温，耐腐蚀，抗菌的作用，可增强酶解反应的耐高温能力，提高酶解效率；所述复合酶为耐高温α-淀粉酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和磷酸酯酶以3.5:1.7:1.2:0.8的比例混合而成的混合物；所述改性复合酶是用修饰剂对酶分子进行修饰，其修饰方法为：将修饰剂与纯化的酶液以7.5：1.5的比例混合，35℃下，调节pH在8，反应30min，所得反应液经大分子凝胶柱层析分离后，选择较好修饰效果的修饰酶，即得到所述改性复合酶，可提高酶的活性，增加酶的稳定性；所述修饰剂为右旋糖酐；所述螯合剂加入待处理的废水中，加入量为0.8g/L，pH为6.2，接触时间为40min，处理后的废水经检测达标排放。
实施例3：
一种处理废水中重金属的螯合剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)对莲藕进行淀粉提取后得到的莲藕渣经合成得到莲藕纤维素，是一种天然高分子螯合剂，经化学改性处理后，对废水中重金属离子的吸附作用增强，向其中加入去离子水，调节成浓度为0.15g/ml的溶液，向溶液中均以每100ml溶液中加入5g的量将N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入溶液中，90℃下搅拌反应3h，得到改性纤维素；
(2)在改性纤维素中加入乙二胺、三乙烯四胺，反应得到胺化纤维素其加入比例与原纤维素的质量比为：0.8:0.6:1，70℃下反应4h，得到胺化纤维素；
(3)向胺化纤维素中加入与原纤维素质量比为1:0.9:0.8:1.2的亚乙基二醇，氢氧化钠和二硫化碳，45℃下反应5h，4℃下经真空干燥后得到纤维素螯合剂。
其中，所述废水中重金属成分主要包括Hg、Pb、Cd和Cu，其含量超标的废水对环境具有很大的危害作用；所述莲藕纤维素的制备方法为：取莲藕淀粉 生产时产生的副产品莲藕渣，将其置于特制酶解罐中，向酶解罐中加入2倍量的水，调节pH在6.5，酶解温度为60℃，再添加浓度为1.5％的改性复合酶，添加量为2％，搅拌酶解2h后高温灭酶活，过滤后将滤渣经干燥处理后得到莲藕纤维素，酶解法得到的纤维素为天然高分子螯合剂，对重金属有很好的吸附作用；所述特制酶解罐是在普通酶解罐内壁涂有一层有机纳米复合涂层，具有耐高温，耐腐蚀，抗菌的作用，可增强酶解反应的耐高温能力，提高酶解效率；所述复合酶为耐高温α-淀粉酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和磷酸酯酶以3.5:1.7:1.2:0.8的比例混合而成的混合物；所述改性复合酶是用修饰剂对酶分子进行修饰，其修饰方法为：将修饰剂与纯化的酶液以7.5：1.5的比例混合，35℃下，调节pH在9，反应30min，所得反应液经大分子凝胶柱层析分离后，选择较好修饰效果的修饰酶，即得到所述改性复合酶，可提高酶的活性，增加酶的稳定性；所述修饰剂为右旋糖酐；所述螯合剂加入待处理的废水中，加入量为0.8g/L，pH为6.2，接触时间为40min，处理后的废水经检测达标排放。
试验验证：
1.试验对象：以某工厂产生的含高浓度重金属的待处理废水为试验对象，经检测废水中Hg、Pb、Cd、Cu的含量分别约90mg/L、134mg/L、300mg/L、150mg/L左右。
2.实验方法：取上述待处理的废水100L,使用本发明实施例1、实施例2、实施例3的方法进行废水处理。
3.试验后废水中各重金属离子的含量数据如下表所示:
从上述数据可见，用本发明可以有效除去废水中的Hg、Pb、Cd、Cu重金属离子，且处理后的废水可实现达标排放，操作简单，效果明显。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种处理废水中重金属的螯合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对莲藕进行淀粉提取后得到的莲藕渣经合成得到莲藕纤维素，向其中加入去离子水，调节成浓度为0.15g/ml的溶液，向溶液中均以每100ml溶液中加入1-5g的量将N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入溶液中，60-90℃下搅拌反应2-3h，得到改性纤维素；
(2)在改性纤维素中加入乙二胺、三乙烯四胺，反应得到胺化纤维素，其加入比例与原纤维素的质量比为：0.2-0.8:0.07-0.6:1,50-70℃下反应3-4h，得到胺化纤维素；
(3)向胺化纤维素中加入与原纤维素质量比为1:0.4-0.9:0.5-0.8:0.04-1.2的亚乙基二醇，氢氧化钠和二硫化碳，40-45℃下反应3-5h，4℃下经真空干燥后得到纤维素螯合剂。
2.根据权利要求1所述的一种处理废水中重金属的螯合剂的制备方法，特征在于，所述废水中重金属成分主要包括Hg、Pb、Cd和Cu。
3.根据权利要求1所述的一种处理废水中重金属的螯合剂的制备方法，其特征在于，所述莲藕纤维素的制备方法为：取莲藕淀粉生产时产生的副产品莲藕渣，将其置于特制酶解罐中，向酶解罐中加入2倍量的水，调节pH在5.5-6.5，酶解温度为50-60℃，再添加浓度为1.5％的改性复合酶，添加量为2％，搅拌酶解2h后高温灭酶活，过滤后将滤渣经干燥处理后得到莲藕纤维素；
所述特制酶解罐是在普通酶解罐内壁涂有一层有机纳米复合涂层；
所述复合酶为耐高温α-淀粉酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和磷酸酯酶的混合物；
所述改性复合酶是用修饰剂对酶分子进行修饰处理，即得到所述改性复合酶。
4.根据权利要求3所述的一种处理废水中重金属的螯合剂的制备方法，其特征在于，所述修饰剂为右旋糖酐。
5.根据权利要求4所述的一种处理废水中重金属的螯合剂的制备方法，其特征在于，将所述螯合剂加入待处理的废水中，加入量为0.8g/L，pH为6.2，接触时间为40min，处理后的废水经检测达标排放。
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