申請(qǐng)日2015.09.30

　　公開(公告)日2016.03.09

　　IPC分類號(hào)B01J20/26; B01J20/30

　　摘要

　　本發(fā)明屬于水處理材料領(lǐng)域，涉及一種吸附電鍍廢水中錳離子的稻秸稈膨潤(rùn)土復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將改性膨潤(rùn)土復(fù)合到氨化稻秸稈的孔道中，具體工藝包括稻秸稈洗凈、氨化、膨潤(rùn)土改性以及復(fù)合材料制備等。與稻秸稈相比，復(fù)合材料大幅度的提高了錳離子飽和吸附量，又能避免水處理過程中稻秸稈有機(jī)碳的溢出污染。本發(fā)明制備的復(fù)合材料將錳離子的吸附量提升至363.3mg/g，可用于電鍍廠含錳廢水處理，市場(chǎng)前景廣闊。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種富集電鍍廢水中鈀離子的硅膠粉復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：

　　1)清潔棉花秸稈：將棉花秸稈漂洗、烘干;

　　2)棉花秸稈氨化：將清潔后的棉花秸稈置于氨化溶液中，于60℃放置180分鐘，漂洗、烘干;其中氨化溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質(zhì)濃度分別為：醋酸銨濃度3~6g/L，氨水濃度3~6g/L，1,3-丙二胺濃度3~6g/L，乙二醇濃度1~3g/L;

　　3)硅膠粉改性：將硅膠粉置于丙烯酸/高錳酸鉀混合水溶液中，攪拌1小時(shí)，過濾，于100℃干燥3~12小時(shí)，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的硅膠粉;其中硅膠粉與丙烯酸/高錳酸鉀混合溶液的料/液比為1/5~1/20g/mL;其中丙烯酸/高錳酸鉀混合水溶液中丙烯酸的質(zhì)量濃度為20~30%，高錳酸鉀的質(zhì)量濃度為0.1~0.3%;

　　4)復(fù)合材料制備：將聚氨基甲酸酯溶于丁酮中，依次加入氨化棉花秸稈及改性硅膠粉，攪拌1~4小時(shí)，混合物置于干燥箱中，于40~60℃干燥12小時(shí)，得硅膠粉復(fù)合材料;其中各種物料的重量比為：氨化棉花秸稈/改性硅膠粉/聚氨基甲酸酯/丁酮=2/1/2/5。

　　說明書

　　吸附電鍍廢水中錳離子的稻秸稈膨潤(rùn)土復(fù)合材料制備方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于水處理材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及吸附電鍍廢水中錳離子的稻秸稈膨潤(rùn)土復(fù)合材料制備方法。

　　背景技術(shù)

　　錳及其化臺(tái)物在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，冶金、化工、礦物工程、電鍍、制錳、顏料、制藥、輕工紡織、錳鹽及錳化物的生產(chǎn)等一系列行業(yè)，都會(huì)產(chǎn)生大量的含錳廢水。錳的化合物以二價(jià)(如MnO)、三價(jià)(如Mn2O3)和六價(jià)(如MnO3)的形式存在，但以三價(jià)和六價(jià)的化合物最為常見。錳及其化臺(tái)物在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，冶金、化工、礦物工程、電鍍、制錳、顏料、制藥、輕工紡織、錳鹽及錳化物的生產(chǎn)等一系列行業(yè)，都會(huì)產(chǎn)生大量的含錳廢水。其毒性則以六價(jià)錳最強(qiáng)，約為三價(jià)錳的一百倍，三價(jià)錳次之，而二價(jià)錳和錳本身毒性很小或無毒性。錳化物可以通過消化道、呼吸道、皮膚和粘膜侵人人體，主要積聚在肝、腎、內(nèi)分泌系統(tǒng)和肺部。毒理作用是影響體內(nèi)物質(zhì)氧化、還原和水解過程，與核酸、核蛋白結(jié)合影響組織中的磷含量。錳化合物具有致癌作用。錳化合物以蒸汽和粉塵的方式進(jìn)入人體組織中，代謝和被清除的速度緩慢，會(huì)引起鼻中隔穿孔、腸胃疾患、白血球下降、類似哮喘的肺部病變。皮膚接觸錳化物可引起愈合極慢的“錳瘡”。水中的錳可在魚的骨骼中積累，此時(shí)Mn3+比Mn6+的毒性還大。濃度為3.0mg/L即對(duì)淡水魚有致死作用;濃度為0.01mg/L，便可使一些水生生物致死，使水體的自凈作用受到抑制。

　　吸附是所有固體物質(zhì)存在的自然現(xiàn)象，將某些分子聚集在膨潤(rùn)土表面的現(xiàn)象，稱為膨潤(rùn)土的吸附作用。這種吸附作用在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。如鉆井泥漿經(jīng)常利用膨潤(rùn)土礦物的吸附特性來調(diào)整不同使用目的的泥漿參數(shù)，如添加降濾失劑，就是通過高分子聚合物一端吸附在膨潤(rùn)土顆粒表面，另一端溶于水使膨潤(rùn)土顆粒和水分子之間產(chǎn)生了一種間接的聯(lián)系。形成了一種橋聯(lián)作用，減少了泥漿中的自由水，改變了泥漿的性能參數(shù)，達(dá)到降低濾失率的目的。膨潤(rùn)土吸附可以分為物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附三種類型。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明屬于水處理材料領(lǐng)域，涉及一種富集電鍍廢水中鈀離子的硅膠粉復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將改性硅膠粉復(fù)合到氨化棉花秸稈的孔道中，具體工藝包括棉花秸稈洗凈、氨化、硅膠粉改性以及復(fù)合材料制備等。本發(fā)明制備的棉花秸稈硅膠粉復(fù)合材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)用聚氨基甲酸酯將硅膠粉固定至棉花秸稈中，既能發(fā)揮棉花秸稈密度輕、比表面積大的特性，又能利用了硅膠粉對(duì)金屬鈀離子富集能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn);(2)與硅膠粉體相比，復(fù)合材料避免了硅膠粉體團(tuán)聚結(jié)塊、鈀離子富集力降低的問題，又能避免富集鈀離子的硅膠粉難以回收，引發(fā)二次污染的問題;(3)與棉花秸稈相比，復(fù)合材料大幅度的提高了鈀離子飽和富集量，又能避免水處理過程中棉花秸稈有機(jī)碳的溢出污染。復(fù)合材料將鈀離子的富集量提升至103.4mg/g，即每克復(fù)合材料可富集103.4mg鈀離子。本發(fā)明制備的鈀離子富集材料可用于電鍍廠含鈀廢水處理，市場(chǎng)前景廣闊。

　　本發(fā)明提出的硅膠粉復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：

　　1)清潔棉花秸稈：將棉花秸稈漂洗、烘干;

　　2)棉花秸稈氨化：將清潔后的棉花秸稈置于氨化溶液中，于60℃放置180分鐘，漂洗、烘干;其中氨化溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質(zhì)濃度分別為：醋酸銨濃度3~6g/L，氨水濃度3~6g/L，1,3-丙二胺濃度3~6g/L，乙二醇濃度1~3g/L;

　　3)硅膠粉改性：將硅膠粉置于丙烯酸/高錳酸鉀混合水溶液中，攪拌1小時(shí)，過濾，于100℃干燥3~12小時(shí)，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的硅膠粉;其中硅膠粉與丙烯酸/高錳酸鉀混合溶液的料/液比為1/5~1/20g/mL;其中丙烯酸/高錳酸鉀混合水溶液中丙烯酸的質(zhì)量濃度為20~30%，高錳酸鉀的質(zhì)量濃度為0.1~0.3%;

　　4)復(fù)合材料制備：將聚氨基甲酸酯溶于丁酮中，依次加入氨化棉花秸稈及改性硅膠粉，攪拌1~4小時(shí)，置于干燥箱中，于40~60℃干燥12小時(shí)，得硅膠粉復(fù)合材料;其中各種物料的重量比為：氨化棉花秸稈/改性硅膠粉/聚氨基甲酸酯/丁酮=2/1/2/5。

　　將棉花秸稈硅膠粉復(fù)合材料置于含鈀電鍍廢水中，調(diào)節(jié)溶液pH值為5~6，于25℃富集4小時(shí)，廢水中鈀離子的濃度為50~500mg/L，富集完畢，過濾，檢測(cè)水處理材料中富集的鈀離子量。

　　將上述富集鈀離子的復(fù)合材料置于濃度為0.2M的乙二胺四乙酸二鈉水溶液中1小時(shí)，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的棉花秸稈硅膠粉復(fù)合材料;再將上述再生復(fù)合材料置于含鈀電鍍廢水中，進(jìn)行鈀離子富集。如此多個(gè)循環(huán)，直至復(fù)合材料的鈀離子富集量小于初次富集量的75%。

　　有益效果

　　本發(fā)明的創(chuàng)造性在于：(1)稻秸稈膨潤(rùn)土復(fù)合材料是一種新型水處理材料，作為環(huán)保材料功能開發(fā)潛力巨大;(2)用聚甲基丙烯酸甲酯將改性膨潤(rùn)土固定至氨化稻秸稈中，制備稻秸稈膨潤(rùn)土復(fù)合材料的制備工藝未見文獻(xiàn)報(bào)道;(3)無論與膨潤(rùn)土相比，還是稻秸稈重金屬吸附材料相比，復(fù)合材料的物理形態(tài)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、重金屬吸附量、再生循環(huán)利用等性能均具備突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。