申請(qǐng)日2015.11.04

　　公開(kāi)(公告)日2016.01.27

　　IPC分類號(hào)B01J20/30; B01J20/24; C02F1/28; C02F101/20

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種交聯(lián)殼聚糖改性柚子皮去除廢水中低濃度重金屬吸附材料的制備方法，屬于廢水處理領(lǐng)域。本發(fā)明是將殼聚糖、甲醇水等物質(zhì)經(jīng)水浴回流后過(guò)濾，將濾渣酸洗堿浸、洗滌、干燥，與醋酸和環(huán)氧氯丙烷混合，調(diào)節(jié)pH值后反應(yīng)，經(jīng)抽濾、洗滌、干燥，過(guò)篩得殼聚糖粉末，再取柚子皮清洗干燥碾磨成顆粒，加入氫氧化鈉溶液和無(wú)水乙醇浸泡，經(jīng)離心、調(diào)節(jié)pH值后干燥，置于真空瓶中，在負(fù)壓狀態(tài)下，加入殼聚糖改性液浸泡，在等離子體形態(tài)下處理，過(guò)濾得濾渣，經(jīng)洗滌、干燥即可。本發(fā)明處理過(guò)的廢水中汞含量降至0.5～1mg/L，鎳含量降至0.5～0.7mg/L，銅離子降至0.04～0.05mg/L，處理效率高;不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種交聯(lián)殼聚糖改性柚子皮去除廢水中低濃度重金屬吸附材料的制備方法，其特征在于具體制備步驟為：

　　(1)按重量份數(shù)計(jì)，分別選取20～45份的殼聚糖、15～30份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的甲醇水溶液、20～25份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的苯甲醛溶液和20～25份的丙酮，在溫度為85～90℃恒溫水浴條件下，在三口燒瓶中回流1h，待回流完成后對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾，收集濾渣;

　　(2)將上述收集的濾渣在溫度為25～30℃下，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的鹽酸溶液中浸泡48h，待脫除苯甲醛后，再用0.5mol/L的NaOH溶液浸泡3～5min，酸洗堿浸完成后，采用去離子水反復(fù)洗滌至pH為7.0，隨后將其置于55～60℃烘箱中干燥10～12h，制備得改性殼聚糖顆粒;

　　(3)按質(zhì)量比1:10，將上述制備的改性殼聚糖顆粒與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的醋酸水溶液，攪拌混合至其完全溶解，制備得殼聚糖膠凝液，再按質(zhì)量比1:25，將環(huán)氧氯丙烷加入至殼聚糖凝膠中，在2600～2800r/min下攪拌混合，并滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其pH為8.5～9.5，反應(yīng)10～15h;

　　(4)待反應(yīng)完成后，滴加質(zhì)量濃度為1.25mol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)其pH為7.0，隨后對(duì)其抽濾并收集濾餅，將其通過(guò)去離子水洗滌3～5次，并置于75～80℃烘箱中干燥10～12h，隨后將其取出并碾磨過(guò)篩，制備得180～200目殼聚糖粉末備用;

　　(5)取新鮮柚子皮，通過(guò)自來(lái)水與蒸餾水各洗滌3～5次后，在65～70℃烘箱中干燥至恒重，隨后對(duì)其冷凍碾磨并過(guò)篩，制備得35～40目柚子皮顆粒，隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別選取30～55份的質(zhì)量濃度0.85mol/L的氫氧化鈉溶液、5～10份的柚子皮顆粒和40～60份的無(wú)水乙醇，將其置于20～30℃下浸泡10～12h，隨后將其取出并離心過(guò)濾，收集沉淀并用去離子水洗滌至pH為7.0后，將其置于70～75℃烘箱中干燥20～24h，制備得預(yù)處理柚子皮顆粒;

　　(6)將步驟(4)制備的殼聚糖粉末與去離子水，按固液質(zhì)量比1:10攪拌混合，形成殼聚糖改性液，隨后將上述制備的柚子皮顆粒放入體積為1L的真空瓶中，通入氮?dú)馀懦�空氣，待空氣完全排出后，再將瓶中氮�(dú)膺M(jìn)行抽離，形成真空壓力為-0.05MPa，在負(fù)壓狀態(tài)下，按柚子皮顆粒與改性溶液質(zhì)量比1:25，將殼聚糖改性液加入至真空瓶中，保證將柚子皮顆粒完全浸沒(méi);

　　(7)待浸沒(méi)10～15min，設(shè)置等離子改性裝置射頻頻率，打開(kāi)射頻電源，在處理時(shí)外部電極間加上200～300kw的放電功率，處理瓶中氮?dú)庑纬傻入x子體形態(tài)，等離子處理30～40min后，將其去除并過(guò)濾，收集濾渣并用去離子水洗滌3～5次，并置于70～80℃烘箱中干燥40～45h，即可制備得一種交聯(lián)殼聚糖改性柚子皮去除廢水中低濃度重金屬吸附材料。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種交聯(lián)殼聚糖改性柚子皮去除廢水中低濃度重金屬吸附材料的制備方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種交聯(lián)殼聚糖改性柚子皮去除廢水中低濃度重金屬吸附材料的制備方法，屬于廢水處理領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　重金屬?gòu)U水大都來(lái)自采礦、選礦、冶煉、金屬加工等企業(yè)，通過(guò)食物鏈，容易富集在生物體中，危害人類健康。處理重金屬?gòu)U水的方法可歸納為化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物法三類。其中化學(xué)法有中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體沉淀法、鋇鹽沉淀法等;物理化學(xué)法有離子交換法、吸附法、溶劑萃取法、液膜法、反滲透法和電滲析法;生物法分為生物吸附和生物沉淀。

　　目前最常用的方法是化學(xué)沉淀法，能快速去除廢水中的金屬離子，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，但存在出水金屬濃度偏高，易產(chǎn)生二次污染，廢水含鈣高、回用困難等缺點(diǎn)。當(dāng)金屬離子濃度低到1～10mg/L時(shí)，用化學(xué)沉淀和溶液抽提難于達(dá)到理想的效果。其它方法如離子交換法、活性炭吸附法、電滲析、反滲透等，雖然處理效果較好，但由于運(yùn)行費(fèi)用及原材料成本相對(duì)過(guò)高，如：傳統(tǒng)的吸附法采用昂貴的活性炭和離子交換樹(shù)脂等吸附劑，難于適應(yīng)大規(guī)模廢水處理的需要。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)化學(xué)沉淀法雖然能夠快速去除廢水中的金屬離子，但是存在出水金屬濃度偏高，易產(chǎn)生二次污染，廢水含鈣高、回用困難等問(wèn)題，提供了一種交聯(lián)殼聚糖改性柚子皮去除廢水中低濃度重金屬吸附材料的制備方法，本發(fā)明主要是利用交聯(lián)殼聚糖能夠處理低濃度重金屬?gòu)U水，結(jié)合柚子皮的吸附能力來(lái)進(jìn)行處理，本發(fā)明處理過(guò)的廢水中汞含量40～45mg/L降至0.5～1mg/L，鎳含量30～40mg/L降至0.5～0.7mg/L，銅離子25～35mg/L降至0.04～0.05mg/L，處理效率高，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

　　為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：

　　(1)按重量份數(shù)計(jì)，分別選取20～45份的殼聚糖、15～30份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的甲醇水溶液、20～25份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的苯甲醛溶液和20～25份的丙酮，在溫度為85～90℃恒溫水浴條件下，在三口燒瓶中回流1h，待回流完成后對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾，收集濾渣;

　　(2)將上述收集的濾渣在溫度為25～30℃下，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的鹽酸溶液中浸泡48h，待脫除苯甲醛后，再用0.5mol/L的NaOH溶液浸泡3～5min，酸洗堿浸完成后，采用去離子水反復(fù)洗滌至pH為7.0，隨后將其置于55～60℃烘箱中干燥10～12h，制備得改性殼聚糖顆粒;

　　(3)按質(zhì)量比1:10，將上述制備的改性殼聚糖顆粒與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的醋酸水溶液，攪拌混合至其完全溶解，制備得殼聚糖膠凝液，再按質(zhì)量比1:25，將環(huán)氧氯丙烷加入至殼聚糖凝膠中，在2600～2800r/min下攪拌混合，并滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其pH為8.5～9.5，反應(yīng)10～15h;

　　(4)待反應(yīng)完成后，滴加質(zhì)量濃度為1.25mol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)其pH為7.0，隨后對(duì)其抽濾并收集濾餅，將其通過(guò)去離子水洗滌3～5次，并置于75～80℃烘箱中干燥10～12h，隨后將其取出并碾磨過(guò)篩，制備得180～200目殼聚糖粉末備用;

　　(5)取新鮮柚子皮，通過(guò)自來(lái)水與蒸餾水各洗滌3～5次后，在65～70℃烘箱中干燥至恒重，隨后對(duì)其冷凍碾磨并過(guò)篩，制備得35～40目柚子皮顆粒，隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別選取30～55份的質(zhì)量濃度0.85mol/L的氫氧化鈉溶液、5～10份的柚子皮顆粒和40～60份的無(wú)水乙醇，將其置于20～30℃下浸泡10～12h，隨后將其取出并離心過(guò)濾，收集沉淀并用去離子水洗滌至pH為7.0后，將其置于70～75℃烘箱中干燥20～24h，制備得預(yù)處理柚子皮顆粒;

　　(6)將步驟(4)制備的殼聚糖粉末與去離子水，按固液質(zhì)量比1:10攪拌混合，形成殼聚糖改性液，隨后將上述制備的柚子皮顆粒放入體積為1L的真空瓶中，通入氮?dú)馀懦�空氣，待空氣完全排出后，再將瓶中氮�(dú)膺M(jìn)行抽離，形成真空壓力為-0.05MPa，在負(fù)壓狀態(tài)下，按柚子皮顆粒與改性溶液質(zhì)量比1:25，將殼聚糖改性液加入至真空瓶中，保證將柚子皮顆粒完全浸沒(méi);

　　(7)待浸沒(méi)10～15min，設(shè)置等離子改性裝置射頻頻率，打開(kāi)射頻電源，在處理時(shí)外部電極間加上200～300kw的放電功率，處理瓶中氮?dú)庑纬傻入x子體形態(tài)，等離子處理30～40min后，將其去除并過(guò)濾，收集濾渣并用去離子水洗滌3～5次，并置于70～80℃烘箱中干燥10～12h，即可制備得一種交聯(lián)殼聚糖改性柚子皮去除廢水中低濃度重金屬吸附材料。

　　本發(fā)明的應(yīng)用：取20～40mg制得的一種交聯(lián)殼聚糖改性柚子皮去除廢水中低濃度重金屬吸附材料負(fù)載于孔徑為15～17μm的篩網(wǎng)上，將篩網(wǎng)豎起安放在低濃度重金屬?gòu)U水處理池，每隔40～50cm安放一個(gè)，處理1～3h，本發(fā)明處理過(guò)的廢水中汞含量40～45mg/L降至0.5～1mg/L，鎳含量30～40mg/L降至0.5～0.7mg/L，銅離子25～35mg/L降至0.04～0.05mg/L，處理效率高，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，符合國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

　　本發(fā)明的有益效果是：

　　(1)處理過(guò)的廢水中汞含量40～45mg/L降至0.5～1mg/L，鎳含量30～40mg/L降至0.5～0.7mg/L，銅離子25～35mg/L降至0.04～0.05mg/L，處理效率高，處理效率高;

　　(2)不會(huì)產(chǎn)生二次污染;

　　(3)制備步驟簡(jiǎn)單，成本低。