CN106396069A - 一种污水中重金属离子的处理药剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水中重金属离子的处理药剂，由以下原料按照重量份组成：聚丙烯醇32‑56份、石墨烯粉末26‑29份、改性海泡石粉末5‑12份、改性壳聚糖2‑5份、三聚磷酸钠18‑24份、偏铝酸钠32‑36份、地涌金莲粉末10‑14份、酚醛树脂14‑23份和木质素磺酸钠3‑9份。本发明还公布了该污水中重金属离子的处理药剂的制备方法。本发明原料来源广泛并且原料价格低廉，制备工艺简单，适用于大规模的工业化生产；该发明的各组分发生协同作用，处理含重金属离子污水效果好，具有很强的重金属离子捕捉能力，不会产生二次污染，绿色环保性好。

Description

一种污水中重金属离子的处理药剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及重金属离子处理领域，具体是一种污水中重金属离子的处理药剂。

背景技术

当今人类社会对重金属资源需求量迅速增长，在生产、加工和使用过程中产生大量含重金属及其化合物的废弃物，造成严重的重金属污染，严重影响生态系统的结构、功能和资源的利用。尤其是冶炼、化工、电子、汽车、采矿、电镀和轻工等行业因大量使用各类重金属和重金属化合物而排放大量含重金属离子的废水。这些含有重金属的工业废水会对地表水和地下水造成严重的污染，并且在环境中不能生物降解，容易蓄积，且很易通过根系进入植物体而被土壤作物吸收，抑制作物生长发育，促进旱衰，降低产量，并进一步通过食物链的传递和富集进入人体，导致癌变、畸型等，严重危害人体健康，重金属离子主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属超标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，直接危害人体健康，难溶于水，并导致环境质量恶化，人们都是采用药剂对污水中的重金属离子进行处理，但是现有的处理药剂价格昂贵，使得处理药剂的广泛应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污水中重金属离子的处理药剂，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种污水中重金属离子的处理药剂，由以下原料按照重量份组成：聚丙烯醇32-56份、石墨烯粉末26-29份、改性海泡石粉末5-12份、改性壳聚糖2-5份、三聚磷酸钠18-24份、偏铝酸钠32-36份、地涌金莲粉末10-14份、酚醛树脂14-23份和木质素磺酸钠3-9份。

作为本发明进一步的方案：改性海泡石粉末采用海泡石在温度为240-350摄氏度的煅烧炉中煅烧1-4小时，煅烧后的产物放在2mol/L的盐酸中浸泡10-15分钟，再用去离子水洗至中性并且干燥得到。

作为本发明进一步的方案：改性壳聚糖是将壳聚糖放入10-30体积份体积比为2：1-3的氢氧化钾溶液和尿素溶液，用微波加热至65-120摄氏度，并搅拌反应30-60分钟，然后将反应液在1500-2400rpm下离心，得到的固体用去离子水超声洗涤，直至洗涤液为中性，将洗涤后的固体冷冻干燥，得到改性壳聚糖。

所述污水中重金属离子的处理药剂的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将聚丙烯醇、石墨烯粉末和改性海泡石粉末加入搅拌机中并且以300-450rpm的转速搅拌25-40分钟，搅拌过程中滴加偏铝酸钠，滴加完毕后在20-35摄氏度下搅拌4-6小时，得到第一混合物；

步骤二，向第一混合物中加入聚丙烯醇、改性壳聚糖和三聚磷酸钠，在45-60摄氏度下搅拌2-3小时，得到第二混合物；

步骤三，将第二混合物冷却至室温，加入酚醛树脂并且调pH值至10-11，再加入地涌金莲粉末，在40-45摄氏度下搅拌3-5小时，得到第三混合物；

步骤四，向第三混合物中加入木质素磺酸钠，充分搅拌2-6小时，反应结束后用去离子水超声洗涤3-5次并且进行抽滤，然后用体积分数为50％的乙醇溶液洗涤3-4次，然后冷冻干燥至恒重，得到固体产品即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛并且原料价格低廉，制备工艺简单，适用于大规模的工业化生产；该发明的各组分发生协同作用，处理含重金属离子污水效果好，具有很强的重金属离子捕捉能力，不会产生二次污染，绿色环保性好。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种污水中重金属离子的处理药剂，由以下原料按照重量份组成：聚丙烯醇32份、石墨烯粉末26份、改性海泡石粉末5份、改性壳聚糖2份、三聚磷酸钠18份、偏铝酸钠32份、地涌金莲粉末10份、酚醛树脂14份和木质素磺酸钠3份。改性海泡石粉末采用海泡石在温度为240摄氏度的煅烧炉中煅烧1小时，煅烧后的产物放在2mol/L的盐酸中浸泡10分钟，再用去离子水洗至中性并且干燥得到。

所述污水中重金属离子的处理药剂的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将聚丙烯醇、石墨烯粉末和改性海泡石粉末加入搅拌机中并且以300rpm的转速搅拌25分钟，搅拌过程中滴加偏铝酸钠，滴加完毕后在20摄氏度下搅拌4小时，得到第一混合物；

步骤二，向第一混合物中加入聚丙烯醇、改性壳聚糖和三聚磷酸钠，在45摄氏度下搅拌2小时，得到第二混合物；

步骤三，将第二混合物冷却至室温，加入酚醛树脂并且调pH值至10，再加入地涌金莲粉末，在40摄氏度下搅拌3小时，得到第三混合物；

步骤四，向第三混合物中加入木质素磺酸钠，充分搅拌2小时，反应结束后用去离子水超声洗涤3次并且进行抽滤，然后用体积分数为50％的乙醇溶液洗涤3次，然后冷冻干燥至恒重，得到固体产品即可。

实施例2

一种污水中重金属离子的处理药剂，由以下原料按照重量份组成：聚丙烯醇38份、石墨烯粉末28份、改性海泡石粉末7份、改性壳聚糖4份、三聚磷酸钠20份、偏铝酸钠33份、地涌金莲粉末12份、酚醛树脂18份和木质素磺酸钠6份。改性壳聚糖是将壳聚糖放入10体积份体积比为2：1的氢氧化钾溶液和尿素溶液，用微波加热至65摄氏度，并搅拌反应30分钟，然后将反应液在1500rpm下离心，得到的固体用去离子水超声洗涤，直至洗涤液为中性，将洗涤后的固体冷冻干燥，得到改性壳聚糖。

所述污水中重金属离子的处理药剂的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将聚丙烯醇、石墨烯粉末和改性海泡石粉末加入搅拌机中并且以360rpm的转速搅拌32分钟，搅拌过程中滴加偏铝酸钠，滴加完毕后在24摄氏度下搅拌5小时，得到第一混合物；

步骤二，向第一混合物中加入聚丙烯醇、改性壳聚糖和三聚磷酸钠，在48摄氏度下搅拌2.5小时，得到第二混合物；

步骤三，将第二混合物冷却至室温，加入酚醛树脂并且调pH值至10.3，再加入地涌金莲粉末，在42摄氏度下搅拌4小时，得到第三混合物；

步骤四，向第三混合物中加入木质素磺酸钠，充分搅拌4小时，反应结束后用去离子水超声洗涤4次并且进行抽滤，然后用体积分数为50％的乙醇溶液洗涤3次，然后冷冻干燥至恒重，得到固体产品即可。

实施例3

一种污水中重金属离子的处理药剂，由以下原料按照重量份组成：聚丙烯醇46份、石墨烯粉末29份、改性海泡石粉末10份、改性壳聚糖4份、三聚磷酸钠23份、偏铝酸钠35份、地涌金莲粉末13份、酚醛树脂20份和木质素磺酸钠7份。改性海泡石粉末采用海泡石在温度为320摄氏度的煅烧炉中煅烧3小时，煅烧后的产物放在2mol/L的盐酸中浸泡15分钟，再用去离子水洗至中性并且干燥得到。改性壳聚糖是将壳聚糖放入23体积份体积比为2：3的氢氧化钾溶液和尿素溶液，用微波加热至92摄氏度，并搅拌反应44分钟，然后将反应液在1800rpm下离心，得到的固体用去离子水超声洗涤，直至洗涤液为中性，将洗涤后的固体冷冻干燥，得到改性壳聚糖。

所述污水中重金属离子的处理药剂的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将聚丙烯醇、石墨烯粉末和改性海泡石粉末加入搅拌机中并且以420rpm的转速搅拌36分钟，搅拌过程中滴加偏铝酸钠，滴加完毕后在32摄氏度下搅拌5小时，得到第一混合物；

步骤二，向第一混合物中加入聚丙烯醇、改性壳聚糖和三聚磷酸钠，在55摄氏度下搅拌2.5小时，得到第二混合物；

步骤三，将第二混合物冷却至室温，加入酚醛树脂并且调pH值至10.6，再加入地涌金莲粉末，在45摄氏度下搅拌5小时，得到第三混合物；

步骤四，向第三混合物中加入木质素磺酸钠，充分搅拌6小时，反应结束后用去离子水超声洗涤3次并且进行抽滤，然后用体积分数为50％的乙醇溶液洗涤4次，然后冷冻干燥至恒重，得到固体产品即可。

实施例4

一种污水中重金属离子的处理药剂，由以下原料按照重量份组成：聚丙烯醇56份、石墨烯粉末29份、改性海泡石粉末12份、改性壳聚糖5份、三聚磷酸钠24份、偏铝酸钠36份、地涌金莲粉末14份、酚醛树脂23份和木质素磺酸钠9份。改性海泡石粉末采用海泡石在温度为350摄氏度的煅烧炉中煅烧1小时，煅烧后的产物放在2mol/L的盐酸中浸泡15分钟，再用去离子水洗至中性并且干燥得到。改性壳聚糖是将壳聚糖放入30体积份体积比为2：1的氢氧化钾溶液和尿素溶液，用微波加热至120摄氏度，并搅拌反应60分钟，然后将反应液在2400rpm下离心，得到的固体用去离子水超声洗涤，直至洗涤液为中性，将洗涤后的固体冷冻干燥，得到改性壳聚糖。

所述污水中重金属离子的处理药剂的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将聚丙烯醇、石墨烯粉末和改性海泡石粉末加入搅拌机中并且以450rpm的转速搅拌40分钟，搅拌过程中滴加偏铝酸钠，滴加完毕后在35摄氏度下搅拌6小时，得到第一混合物；

步骤二，向第一混合物中加入聚丙烯醇、改性壳聚糖和三聚磷酸钠，在60摄氏度下搅拌3小时，得到第二混合物；

步骤三，将第二混合物冷却至室温，加入酚醛树脂并且调pH值至11，再加入地涌金莲粉末，在45摄氏度下搅拌3小时，得到第三混合物；

步骤四，向第三混合物中加入木质素磺酸钠，充分搅拌6小时，反应结束后用去离子水超声洗涤5次并且进行抽滤，然后用体积分数为50％的乙醇溶液洗涤3次，然后冷冻干燥至恒重，得到固体产品即可。

对比例1

除不含有地涌金莲，其余组分和制备方法同实施例4。

实验室模拟重金属离子污染废水，其中含有各种重金属离子的浓度均为lOmg/L。采取实施例1-4的产品、对比例1的产品以及市场上常规的处理药剂，经搅拌、静置、过滤后测定废水中重金属离子浓度，测试结果见表1。

表1

由表1可见，使用实施例1-4的重金属离子药剂时，对Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺和Cr⁶⁺的吸附量均超过对比例1市场上现有的产品，该药剂的原料来源广泛，生产成本更低，具有更好的经济效益。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种污水中重金属离子的处理药剂，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：聚丙烯醇32-56份、石墨烯粉末26-29份、改性海泡石粉末5-12份、改性壳聚糖2-5份、三聚磷酸钠18-24份、偏铝酸钠32-36份、地涌金莲粉末10-14份、酚醛树脂14-23份和木质素磺酸钠3-9份。

2.根据权利要求1所述的污水中重金属离子的处理药剂，其特征在于，所述改性海泡石粉末采用海泡石在温度为240-350摄氏度的煅烧炉中煅烧1-4小时，煅烧后的产物放在2mol/L的盐酸中浸泡10-15分钟，再用去离子水洗至中性并且干燥得到。

3.根据权利要求1或2所述的污水中重金属离子的处理药剂，其特征在于，所述改性壳聚糖是将壳聚糖放入10-30体积份体积比为2：1-3的氢氧化钾溶液和尿素溶液，用微波加热至65-120摄氏度，并搅拌反应30-60分钟，然后将反应液在1500-2400rpm下离心，得到的固体用去离子水超声洗涤，直至洗涤液为中性，将洗涤后的固体冷冻干燥，得到改性壳聚糖。

4.一种如权利要求1-3任一所述的污水中重金属离子的处理药剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一，将聚丙烯醇、石墨烯粉末和改性海泡石粉末加入搅拌机中并且以300-450rpm的转速搅拌25-40分钟，搅拌过程中滴加偏铝酸钠，滴加完毕后在20-35摄氏度下搅拌4-6小时，得到第一混合物；

步骤二，向第一混合物中加入聚丙烯醇、改性壳聚糖和三聚磷酸钠，在45-60摄氏度下搅拌2-3小时，得到第二混合物；

步骤三，将第二混合物冷却至室温，加入酚醛树脂并且调pH值至10-11，再加入地涌金莲粉末，在40-45摄氏度下搅拌3-5小时，得到第三混合物；

步骤四，向第三混合物中加入木质素磺酸钠，充分搅拌2-6小时，反应结束后用去离子水超声洗涤3-5次并且进行抽滤，然后用体积分数为50％的乙醇溶液洗涤3-4次，然后冷冻干燥至恒重，得到固体产品即可。