CN113233565A

CN113233565A - 一种重金属去除剂及其制备方法

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Publication number: CN113233565A
Application number: CN202110367700.4A
Authority: CN
Inventors: 周继柱; 石子奕; 石伟杰; 冯春晖; 王国瑞; 柯建怡; 曾凡迅
Original assignee: Shenmei Technology Co Ltd
Current assignee: Shenmei Technology Co Ltd
Priority date: 2021-04-06
Filing date: 2021-04-06
Publication date: 2021-08-10

Abstract

本发明提供一种重金属去除剂及其制备方法，涉及水质处理技术领域。该重金属去除剂，包括以下重量份的原料：聚合硫酸铁40‑60份、聚丙烯酞胺30‑40份、硝酸钾10‑20份、高锰酸钾5‑10份、活性白泥20‑30份、硅藻土10‑20份、微电解铁碳填料8‑16份、腐殖酸风化煤6‑10份、分散剂4‑6份。本发明，与传统重金属去除剂相比，本发明制备的重金属去除剂对于镉、铬、砷、铅、镍等离子的去除效果更佳，由于去除剂中原料能够对废水中络合物进行破络处理，从而使得废水的重金属能够更加容易的形成难溶解性沉淀，加速了废水中重金属离子的处理。

Description

一种重金属去除剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及水质处理技术领域，具体为一种重金属去除剂及其制备方法。

背景技术

重金属离子，是指重金属失去电子形成的离子状态。重金属离子大部分是在工业生产过程中产生，如果没有经过处理即排放到自然界中就会造成重金属污染，因此，工业废水中的重金属离子去除也是一个重要的环节，目前，重金属废水处理的方法大致可以分为两大类：一是使废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的重金属化合物或元素，经沉淀和上浮从废水中去除，可应用中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分离法、离子浮选法、电解沉淀等；二是将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，可应用反渗透法、电渗析法、离子交换法、膜分离技术、吸附法。

专利公开号CN104226233A，名称为一种去除水中重金属的吸附剂及其制备方法，吸附剂为以钛盐与锰盐为原料，调节至pH4-10，陈化后即为吸附剂；其中，钛与锰的摩尔比为9:1-1:3，该专利所制备的钛锰复合氧化物是纳米颗粒的聚集体，具有较大的比表面积，吸附速度快，吸附容量高，环境友好，可用于去除地下水、地表水等各类水体中铅、镉、砷、铬、铜、镍、钴、锌等重金属离子污染物，但是，由于工业废水中存在着一定的络合剂，严重阻碍重金属离子的沉淀，现有技术中对于破络处理的效果不影响，从而导致重金属离子的去除率无法进一步得到提升，存在着一定的局限性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种重金属去除剂及其制备方法，解决了现有技术废水中存在着一定的络合剂，严重阻碍重金属离子去除的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种重金属去除剂，所述重金属去除剂包括以下重量份的原料：聚合硫酸铁40-60份、聚丙烯酞胺30-40份、硝酸钾10-20份、高锰酸钾5-10份、活性白泥20-30份、硅藻土10-20份、微电解铁碳填料8-16份、腐殖酸风化煤6-10份、分散剂4-6份；

所述腐殖酸风化煤由泥炭、褐煤、风化煤和煤矸石磨成粉末后与质量比为10％的氨水混合搅拌而成，其中，泥炭、褐煤、风化煤和煤矸石按照任意比例。

优选的，所述微电解铁碳填料由铁屑与碳屑组成，所述铁屑与碳屑的质量比为3:1-2，所述碳屑为活性炭或者焦炭中的一种。

优选的，所述活性白泥由造纸白泥与二氧化硅经活性处理所得，造纸白泥与二氧化硅的质量比为7:2-3。

优选的，所述重金属去除剂包括以下重量份的原料：聚合硫酸铁40份、聚丙烯酞胺30份、硝酸钾10份、高锰酸钾5份、活性白泥20份、硅藻土10份、微电解铁碳填料8份、腐殖酸风化煤6份、分散剂4份。

优选的，所述重金属去除剂包括以下重量份的原料：聚合硫酸铁50份、聚丙烯酞胺35份、硝酸钾15份、高锰酸钾7.5份、活性白泥25份、硅藻土15份、微电解铁碳填料12份、腐殖酸风化煤8份、分散剂5份。

优选的，所述重金属去除剂包括以下重量份的原料：聚合硫酸铁60份、聚丙烯酞胺40份、硝酸钾20份、高锰酸钾10份、活性白泥30份、硅藻土20份、微电解铁碳填料16份、腐殖酸风化煤10份、分散剂6份。

一种重金属去除剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

S1、制备活性白泥：准备造纸白泥与二氧化硅，将造纸白泥进行浓缩脱水处理，检测造纸白泥的脱水率达到99.5％以上，然后将造纸白泥与二氧化硅混合，送入煅烧中进行煅烧处理，然后自然冷却后利用盐酸溶液浸泡，进行活化处理，然后再用去离子水冲洗干净，干燥后即得活性白泥；

S2、制备微电解铁碳填料：按照质量比准备铁屑与碳屑，将铁屑与碳屑混合后利用超声波加热，冷却后得到微电解铁碳填料；

S3、按照重量份称取聚合硫酸铁、聚丙烯酞胺、硝酸钾、高锰酸钾、活性白泥、硅藻土、微电解铁碳填料、腐殖酸风化煤与分散剂；

S4、先将聚合硫酸铁、聚丙烯酞胺、硝酸钾、高锰酸钾、活性白泥、硅藻土、微电解铁碳填料与腐殖酸风化煤混合搅拌，搅拌时间为10-20min，搅拌速度为300-500r/min，再加入分散剂继续搅拌，搅拌时间为5-10min，搅拌速度为200-400r/min。

优选的，所述步骤1中煅烧处理温度为1000-1200℃，煅烧时间为1-2h，所述活化处理时间为3-5h。

(三)有益效果

本发明提供了一种重金属去除剂及其制备方法。具备以下有益效果：

1、本发明，与传统重金属去除剂相比，本发明制备的重金属去除剂对于镉、铬、砷、铅、镍等离子的去除效果更佳，由于去除剂中原料能够对废水中络合物进行破络处理，从而使得废水的重金属能够更加容易的形成难溶解性沉淀，加速了废水中重金属离子的处理。

2、本发明，利用活性白泥对水质中重金属离子包裹，使其重金属离子快速沉降，同时，对于造纸白泥进行回收利用，不仅节约了资源，也减少了对环境的污染，使得重金属去除剂的生产成本得到降低，利用腐殖酸风化煤的多孔结构与硅藻土配合，对水质中有害物质进行吸附，从而达到净化水质的目的。

3、本发明，微电解铁碳填料具有铁炭一体化、熔合催化剂、微孔架构式合金结构、比表面积大、比重轻、活性强、电流密度大、作用水效率高等特点。作用于废水，可高效去除COD、降低色度、提高可生化性，处理效果稳定，可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象，是微电解反应持续作用的重要保证。

具体实施方式

下面将结合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。

实施例一：

本发明实施例提供一种重金属去除剂，该重金属去除剂包括以下重量份的原料：聚合硫酸铁40份、聚丙烯酞胺30份、硝酸钾10份、高锰酸钾5份、活性白泥20份、硅藻土10份、微电解铁碳填料8份、腐殖酸风化煤6份、分散剂4份；

腐殖酸风化煤由泥炭、褐煤、风化煤和煤矸石磨成粉末后与质量比为10％的氨水混合搅拌而成，其中，泥炭、褐煤、风化煤和煤矸石按照任意比例。

其中，微电解铁碳填料由铁屑与碳屑组成，通过微电解铁碳填料可降低污水COD，提高污水可生化性，去除污水色度，铁屑与碳屑的质量比为3:1-2，碳屑为活性炭或者焦炭中的一种；活性白泥由造纸白泥与二氧化硅经活性处理所得，造纸白泥与二氧化硅的质量比为7:2-3。

一种重金属去除剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1、制备活性白泥：准备造纸白泥与二氧化硅，将造纸白泥进行浓缩脱水处理，检测造纸白泥的脱水率达到99.5％以上，然后将造纸白泥与二氧化硅混合，送入煅烧中进行煅烧处理，煅烧处理温度为1000-1200℃，煅烧时间为1-2h，然后自然冷却后利用盐酸溶液浸泡，进行活化处理，活化处理时间为3-5h，然后再用去离子水冲洗干净，干燥后即得活性白泥；

本发明中，重金属去除剂的投入使用量为6-10g/L，选取某一工业废水为实验对象，检测废水处理后镉、铬、砷、铅、镍等离子浓度，定量取该水域的多个水质样本，其中一个样本中不做处理，该样本作为空白例；其中一个样本中加入传统的去除剂，该样本作为对比例，最后一个水质样本加入上述实施例制备的去除剂，检测结果如下表所示：

项目	空白例	对比例	实施例
				镉浓度(mg/L)	0.8	0.01	0.005
铬浓度(mg/L)	0.2	0.01	0.006
				砷浓度(mg/L)	10	0.05	0.02
铅浓度(mg/L)	10	0.05	0.01
				镍浓度(mg/L)	0.9	0.05	0.01

表1

实施例二：

本发明实施例提供一种重金属去除剂，该重金属去除剂包括以下重量份的原料：聚合硫酸铁50份、聚丙烯酞胺35份、硝酸钾15份、高锰酸钾7.5份、活性白泥25份、硅藻土15份、微电解铁碳填料12份、腐殖酸风化煤8份、分散剂5份；

其中，微电解铁碳填料由铁屑与碳屑组成，铁屑与碳屑的质量比为3:1-2，碳屑为活性炭或者焦炭中的一种；活性白泥由造纸白泥与二氧化硅经活性处理所得，造纸白泥与二氧化硅的质量比为7:2-3。

一种重金属去除剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

项目	空白例	对比例	实施例
				镉浓度(mg/L)	0.8	0.01	0.005
铬浓度(mg/L)	0.2	0.01	0.004
				砷浓度(mg/L)	10	0.05	0.02
铅浓度(mg/L)	10	0.05	0.01
				镍浓度(mg/L)	0.9	0.05	0.01

表2

实施例三：

本发明实施例提供一种重金属去除剂，该重金属去除剂包括以下重量份的原料：聚合硫酸铁60份、聚丙烯酞胺40份、硝酸钾20份、高锰酸钾10份、活性白泥30份、硅藻土20份、微电解铁碳填料16份、腐殖酸风化煤10份、分散剂6份。

其中，微电解铁碳填料由铁屑与碳屑组成，铁屑与碳屑的质量比为3:1-2，碳屑为活性炭或者焦炭中的一种；活性白泥由造纸白泥与二氧化硅经活性处理所得，造纸白泥与二氧化硅的质量比为7:2-3，利用活性白泥对水质中重金属离子包裹，使其重金属离子快速沉降，同时，对于造纸白泥进行回收利用，不仅节约了资源，也减少了对环境的污染。

一种重金属去除剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

项目	空白例	对比例	实施例
				镉浓度(mg/L)	0.8	0.01	0.006
铬浓度(mg/L)	0.2	0.01	0.005
				砷浓度(mg/L)	10	0.05	0.02
铅浓度(mg/L)	10	0.05	0.01
				镍浓度(mg/L)	0.9	0.05	0.01

表3

由上述三个实施例可知，与传统重金属去除剂相比，本发明制备的重金属去除剂对于镉、铬、砷、铅、镍等离子的去除效果更佳，由于去除剂中原料能够对废水中络合物进行破络处理，从而使得废水的重金属能够更加容易的形成难溶解性沉淀，加速了废水中重金属离子的处理。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种重金属去除剂，其特征在于：所述重金属去除剂包括以下重量份的原料：聚合硫酸铁40-60份、聚丙烯酞胺30-40份、硝酸钾10-20份、高锰酸钾5-10份、活性白泥20-30份、硅藻土10-20份、微电解铁碳填料8-16份、腐殖酸风化煤6-10份、分散剂4-6份；

2.根据权利要求1所述的一种重金属去除剂，其特征在于：所述微电解铁碳填料由铁屑与碳屑组成，所述铁屑与碳屑的质量比为3:1-2，所述碳屑为活性炭或者焦炭中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种重金属去除剂，其特征在于：所述活性白泥由造纸白泥与二氧化硅经活性处理所得，造纸白泥与二氧化硅的质量比为7:2-3。

4.根据权利要求1所述的一种重金属去除剂，其特征在于：所述重金属去除剂包括以下重量份的原料：聚合硫酸铁40份、聚丙烯酞胺30份、硝酸钾10份、高锰酸钾5份、活性白泥20份、硅藻土10份、微电解铁碳填料8份、腐殖酸风化煤6份、分散剂4份。

5.根据权利要求1所述的一种重金属去除剂，其特征在于：所述重金属去除剂包括以下重量份的原料：聚合硫酸铁50份、聚丙烯酞胺35份、硝酸钾15份、高锰酸钾7.5份、活性白泥25份、硅藻土15份、微电解铁碳填料12份、腐殖酸风化煤8份、分散剂5份。

6.根据权利要求1所述的一种重金属去除剂，其特征在于：所述重金属去除剂包括以下重量份的原料：聚合硫酸铁60份、聚丙烯酞胺40份、硝酸钾20份、高锰酸钾10份、活性白泥30份、硅藻土20份、微电解铁碳填料16份、腐殖酸风化煤10份、分散剂6份。

7.一种重金属去除剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种重金属去除剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中煅烧处理温度为1000-1200℃，煅烧时间为1-2h，所述活化处理时间为3-5h。