CN1775751A

CN1775751A - 用木屑生产木屑黄原酸酯及其用于处理重金属废水的方法

Info

Publication number: CN1775751A
Application number: CN 200510126220
Authority: CN
Inventors: 孙春宝; 林海; 宋波; 汪作胜; 李秋华
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2006-05-24

Abstract

本发明提供了一种用木屑生产的黄原酸酯及其用于处理重金属废水的方法，属于药剂制备和重金属废水处理技术领域。生产木屑黄原酸酯的方法为：用孔径为1mm～0.8 mm的筛子筛分干燥的木屑；取筛下木屑放在质量浓度为10～30％的氢氧化钠溶液中浸泡，压滤抽干得到碱化纤维；向溶液中加入二硫化碳反应；以可溶性镁盐进行转型反应，向溶液中加入稀镁盐溶液、酒精和丙酮，抽滤、压干、、烘干，得到木屑黄原酸酯。处理重金属废水的方法为：取含有重金属离子的废水；调节废水的pH值，向废水加入木屑黄原酸酯，搅拌、过滤，出水。本发明的优点在于：经过木屑黄原酸酯处理后，重金属的去除率达到95％以上。

Description

用木屑生产木屑黄原酸酯及其用于处理重金属废水的方法

技术领域

本发明属于药剂制备和重金属废水处理技术领域，特别是提供了一种用木屑生产的黄原酸酯及其用于处理重金属废水的方法。利用木屑黄原酸酯的吸附性能，来达到重金属废水无害治理。

背景技术

重金属废水的传统处理方法主要有中和法、硫化法、离子交换法、还原法、吸附法、反渗透法、溶剂萃取法、生物法和浮选法等。鉴于重金属离子废水的浓度差较大，成分复杂，处理达标要求有非常严格这些特点，传统的废水处理技术表现出处理剂使用量大、价格昂贵、反应不易控制、反应较慢且效果不理想、水质差、残渣不稳定、回收贵金属难等缺点。

纤维素、木质素、淀粉、壳聚糖等天然高分子材料具有来源广泛、可再生、无毒、易生物降解等特点。用不溶性淀粉黄原酸酯处理重金属废水已有报道，但其处理及制造成本偏高。用稻草代替淀粉制成稻草黄原酸酯，不用交联剂，用于处理重金属废水，也取得了较好效果。

以木材加工行业所产木屑为原材料制取木屑黄原酸酯，并利用其对重金属离子的吸附性能，处理后的废水中Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺的含量达到国家排放标准。该工艺用于重金属废水的治理，具有操作简单易行，金属离子去除率高的特点，在技术上和经济上都是处理重金属离子废水的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用木屑生产的木屑黄原酸酯及其用于处理重金属废水的方法。使含重金属废水的企业的水排放达到国家排放标准甚至达到“零”排放。并利用木屑黄原酸酯的强吸附与重金属发生强烈交换反应的性能来达到治理重金属废水的目的。

本发明用木屑生产木屑黄原酸酯的方法具体工艺为：

a、用孔径为1mm～0.8mm的筛子筛分干燥的木屑；

b、取筛下木屑放在质量浓度为10～30％的氢氧化钠溶液中浸泡，浸泡时间为15～30小时；

c、压滤抽干得到碱化纤维；

d、将碱化纤维置于质量浓度为5～25％的氢氧化钠溶液中，搅拌；

e、向d中的溶液中加入二硫化碳0.2～0.8ml/g，恒定温度为15～50℃，反应1～4小时；

f、以可溶性镁盐进行转型反应，转型反应过程为：碱化后为木屑黄原酸酯钠盐，利用镁盐进行转型，镁离子替换木屑黄原酸酯钠盐中的钠离子，生成稳定的木屑黄原酸酯镁盐；

g、向溶液中加入3～7％的稀镁盐溶液、酒精和丙酮，使滤液的pH值为6～8；

h、抽滤、压干湿品，置于烘干箱烘干，得到木屑黄原酸酯。本发明中的木屑黄原酸酯的制备工艺如图1所示。

大量木材加工厂生产过程中产生大量的木屑，这些木屑常年堆积，给环境和安全造成很大的隐患，同时也是制备木屑黄原酸酯的重大原料源。木屑中的纤维素和淀粉相似，也是葡萄糖基，同样可以合成不溶性黄原酸酯。而且木屑是天然高聚物，不需要再聚合或交联，且成本低。

利用本发明中制备的黄原酸酯治理重金属废水的具体处理工艺为：

a、取含有重金属离子的废水；

b、调节废水的pH值为4～10；

c、向废水加入木屑黄原酸酯，投加量为0.5～0.1kg/T；

d、搅拌废水与木屑黄原酸酯的混合液，搅拌时间为15～35分钟；

e、过滤，出水。以中速定量滤纸进行真空抽滤，滤液进行重金属离子浓度测定；铜、镍离子浓度用721分光光度计测定，锌离子浓度用原子吸收法测定；重金属废水经过黄原酸酯处理后，重金属的去除率达到95％以上。

本发明处理重金属废水的机理为：木屑黄原酸酯钠盐、镁盐将钠、镁离子位置让给溶液中的重金属离子(键和离子转移)形成稳定的沉淀，沉淀物的溶度积(Ksp)远小于重金属离子形成的其他沉淀物溶度积，从而重金属离子以沉淀的形式从废水中分离出来而达到脱出的目的。

本发明适合于一切木屑制备木屑黄原酸酯，利用木屑黄原酸酯处理重金属废水，从而脱除废水中的重金属离子。

本发明的优点在于

1、用木屑制取木屑黄原酸酯，利用木屑黄原酸酯的高强吸附性能和强离子交换性能，来达到处理重金属废水的目的；木屑来源广，而且本发明中的制备黄原酸酯所用的木屑适合于一切木屑。处理后所得废渣木屑黄原酸酯盐的稳定性很好，完全能满足处理重金属废水的要求。本工艺比使用常规重金属处理工艺成本低，在技术上、经济上是可行的。因此本工艺的推广和使用将会取得良好的经济、环境和社会效益。

2、处理后的废水清澈、透明、无异味，pH值在5～10之间，达国家要求的排放标准，不造成二次污染。

3、由于黄原酸盐残渣稳定性好，也可用本工艺实现重金属的回收，达到资源综合利用的目的。

4、木屑合成木屑黄原酸酯用于重金属废水治理具有净化效率高、成本低、以废制废的特点，是企业首选的重金属废水治理方案。

附图说明

图1为本发明的木屑黄原酸酯的制备流程图。

图2为碱化浓度对木屑黄原酸酯性能的影响曲线图。

图3为碱化时间对木屑黄原酸酯性能的影响曲线图。

图4为CS₂用量对木屑黄原酸酯性能的影响曲线图。

图5为黄化时间对木屑黄原酸酯性能的影响曲线图。

图6为黄化反应温度对木屑黄原酸酯性能的影响曲线图。

图7为本发明的木屑黄原酸酯的用量对废水中重金属离子脱除率的影响曲线图。

图8为废水的pH值对处理效果的影响曲线图。

图9为木屑黄原酸酯作用时间对废水中铜离子浓度的影响曲线图。

图10为废水的温度对处理效果的影响曲线图。

具体实施方式

实施例1：碱化浓度对木屑黄原酸酯性能的影响

取3g木屑，用质量浓度分别为10％、15％、20％、25％、30％的氢氧化钠溶液进行碱化，加入1.5mlCS₂，在30℃条件下，反应2小时。用合成的木屑黄原酸酯处理初始浓度为25.0mg/L的铜离子废水，搅拌反应30min，测定反应后铜离子的浓度。经测定铜离子的去除率分别为：96.5％、97.4％、98.3％、95.6％和95％。

实施例2：碱化时间对木屑黄原酸酯性能的影响

取3g木屑，在碱浓度20％、CS₂加入量1.0ml，黄化反应温度30℃，黄化反应时间2小时条件下，分别碱化时间：6、12、24、36、48min，合成的木屑黄原酸酯分别处理初始浓度25.00mg/L的铜离子溶液，铜离子的去处率分别为：92.4％、93.6％、97.2％、96.0％、95.2％。

实施例3：CS₂用量对木屑黄原酸酯性能的影响

取3g木屑，在20％碱浓度条件下，浸泡24h，以30℃条件下，反应2.0小时，CS₂用量分别为：0.1667、0.3333、0.5000、0.6667、0.8333ml/g，制备成的SCX分别处理初始浓度C₀＝25.0mg/L的铜离子溶液，经处理后重金属离子去除率分别为：99.3％、99.39％、99.86％、99.35％、99.27％。

实施例4：黄化时间对木屑黄原酸酯性能的影响

取3g木屑，用浓度为20％的碱浸泡24h，CS₂的加入量控制在0.5ml，分别在反应时间为1.0h，1.5h，2.0h，2.5h，3.0h，30℃的条件下合成SCX，并用合成的SCX分别处理初始浓度C₀＝25.00mg/L的铜离子溶液，经木屑黄原酸酯处理后重金属离子去除率分别为：95.2.％、96.64％、97.92％、98.20％、98.04％。

实施例5：黄化反应温度对木屑黄原酸酯性能的影响

取3g木屑，在20％碱浓度条件下，浸泡时间24h，加入0.5mlCS₂，反应2.0小时，在黄化反应温度分别为：20、25、30、35、40min时，所制备的SCX分别处理初始浓度C₀＝25.0mg/L的铜离子溶液，经木屑黄原酸酯处理后重金属离子去除率分别为：96.32％、96.52％、97.84％、97.36％、95.92％。

实施例6：木屑黄原酸酯投加量对重金属离子废水的处理效果的影响

Cu²⁺离子模拟废水浓度为25.0mg/L，pH为7，每次取模拟废水100ml，分别加入木屑黄原酸酯0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.1kg/T，在室温条件下搅拌30min，取滤液进行离子检测，测得重金属离子去除率分别为：85.00％、89.00％、96.77％、98.52％、98.86％、98.95％。

实施例7：重金属废水pH值对处理效果的影响

取一定浓度的铜离子废水100ml，以质量浓度为25％氢氧化钠、体积浓度为10％硫酸调节pH值分别为：3、4、5、6、7、8、9、10，分别按1kg/T加入木屑黄原酸酯，在室温下搅拌30min，取滤液进行离子检测，经木屑黄原酸酯处理后重金属去除率为：74.53％、94.90％、98.53％、99.20％、99.54％、99.72％、99.59％、98.86％。

实施例8：处理时间对处理效果的影响

在pH＝8的条件下，取铜离子浓度为25mg/L的溶液1000ml，按1kg/T加入黄原酸酯，搅拌，反应15min后取样，进行离子检测，经木屑黄原酸酯处理后重金属离子去除率为99.4％。

实施例9：重金属废水的温度对处理效果的影响

在pH＝7的条件下，取铜离子浓度为25mg/L的模拟废水100ml，按1kg/T加入黄原酸酯，温度对离子去除率影响较小。在废水温度为30℃条件下，测定反应30min后的残余铜离子浓度，铜离子的去处率为98.52％。

实施例10：木屑黄原酸酯对多种重金属离子混合废水的处理效果

取含Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺的混合废水300毫升，加入0.80g木屑黄原酸酯剂，调节pH＝9，室温条件下搅拌30分钟，停留30分钟后抽滤，残余金属离子浓度的测定结果如表1所示。

表1木屑黄原酸酯对混合废水处理结果

金属离子	Cu²⁺	Ni²⁺	Zn²⁺
金属离子	Cu²⁺	Ni²⁺	Zn²⁺	原浓度(mg/l)	50.35	50.45	56.51
残余浓度(mg/l)	0.2033	0.1532	0.4201	原浓度(mg/l)	50.35	50.45	56.51

由表2可知，用黄原酸盐处理混合废水，可取得较好的处理效果。经一次处理，可使Cu²⁺，Ni²⁺，Zn²⁺均达到国家排放标准，且去除率在98％以上。试验过程可明显看出处理后的废水由黄绿色浑浊液变为无色澄清。

实施例11：木屑黄原酸盐的稳定性试验

把实验得到的处理铜废水和处理镍废水的残渣分别用自来水、10％硫酸和4mol硝酸进行溶出试验，溶出48h后Cu、Ni离子的溶出率如表2所示。

表2木屑黄原酸酯残渣中重金属的浸出率

浸取液	自来水	10％H₂SO₄	4molHNO₃
浸取液	自来水	10％H₂SO₄	4molHNO₃	Cu溶出率/％	0.11	22.31	82.76
Ni溶出率/％	0.30	49.24	87.65	Cu溶出率/％	0.11	22.31	82.76

由表2可知，黄原酸铜或镍在自来水中的金属离子浸出率很低，而在HNO₃溶液中黄原酸铜(镍)却有较高的浸出率。这样，可用木屑黄原酸酯处理含金、银等贵金属的废水，然后选择适当浸出剂就可回收其中的贵金属。

Claims

1、一种用木屑生产木屑黄原酸酯的方法，其特征在于：具体工艺为：

a、用孔径为1mm～0.8mm的筛子筛分干燥的木屑；

c、压滤抽干得到碱化纤维；

h、抽滤、压干湿品，置于烘干箱烘干，得到木屑黄原酸酯。

2、一种使用权利要求1方法所制备的木屑黄原酸酯处理重金属废水的方法，其特征在于：具体处理工艺为：

a、取含有重金属离子的废水；

b、调节废水的pH值为4～10；

c、向废水加入木屑黄原酸酯，投加量为0.5～0.1kg/T；

e、过滤，出水；以中速定量滤纸进行真空抽滤，滤液进行重金属离子浓度测定；铜、镍离子浓度用721分光光度计测定，锌离子浓度用原子吸收法测定；重金属废水经过黄原酸酯处理后，重金属的去除率达到95％以上。