申請日2015.07.31

　　公開(公告)日2015.11.11

　　IPC分類號C02F1/62; C02F1/28

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種利用殼聚糖改性粉煤灰處理含重金屬離子廢水的工藝方法，可廣泛適用于工業(yè)以及其他含Pb2+廢水的處理。該技術原料之一來源廣泛、價格便宜;含Pb2+廢水處理方法簡潔、處理效率高、成本低。用于處理含Pb2+廢水的吸附材料即改性粉煤灰是由殼聚糖改性制的，改性方法簡單、成本低。本研究方法既可以節(jié)省殼聚糖的使用量，降低成本，也能將粉煤灰進行改性以提高粉煤灰的吸附性能，達到廢物利用，具有很高的環(huán)保價值。

　　權利要求書

　　1.一種利用殼聚糖改性粉煤灰處理含重金屬離子廢水的工藝方法，其特征在于，包括有以下工藝步驟：

　　a.取適量過180目篩后原灰，用坩堝裝樣，將其置于馬弗爐中在300℃下活化1h制得預處理后的粉煤灰;

　　b.取15g預處理的粉煤灰，與2mol/LNaOH溶液按照固液比1:10進行混合，然后在95℃下磁力攪拌2h，將攪拌后的混合溶液水洗至中性、抽濾，在80℃下干燥備用,制得堿改性粉煤灰;

　　c.取2g堿改性粉煤灰，按粉煤灰:殼聚糖=1:25比例加入50ml殼聚糖醋酸溶液，先將混合溶液快速攪拌30min，同時用2mol/LNaOH溶液滴定至pH=9，再慢速攪拌20min，攪拌結束，將混合溶液水洗至中性、抽濾，然后將溶液放置在恒溫干燥箱中在80℃干燥，制得殼聚糖改性粉煤灰;

　　d.取0.5g殼聚糖改性粉煤灰，按水灰比80:1加入40ml的50mg/L模擬含Pb2+廢水，混合后，在25℃下用磁力加熱攪拌器中速攪拌3h，然后使用離心機在3000r/min的轉速下將泥水混合物各自離心10min，離心后的上清液倒入燒杯中常溫放置，沉淀物在80℃的鼓風干燥箱中干燥，備用。

　　2.根據(jù)權利要求1所述的工藝方法，其特征在于，所述粉煤灰為淮南地區(qū)所產三級粉煤灰，顆粒級配良好，d50=38.008μm，成分包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，孔隙率60～75%，比表面積為約350m2/kg，松散干密度600～1000kg/m3，壓實密度1300～1600kg/m3，燒失量為2.90%。

　　3.根據(jù)權利要求1所述的工藝方法，其特征在于，所述殼聚糖分子式C56H103N9O39，分子量1526.4539，白色無定形透明物質，無味無臭，溶于PH<6.5的稀酸，不溶于水和堿溶液。

　　4.根據(jù)權利要求1所述的工藝方法，其特征在于，所述NaOH為分析純NaOH，密度2.130g/cm3,熔點318.4℃,沸點1390℃。

　　5.根據(jù)權利要求1所述的工藝方法，其特征在于，所述水灰比中的水為含Pb2+廢水，50mg/L模擬含Pb2+廢水，灰為殼聚糖改性后的粉煤灰。

　　說明書

　　一種利用殼聚糖改性粉煤灰處理含重金屬離子廢水的工藝方法

　　技術領域

　　本發(fā)明屬于含重金屬離子廢水處理技術領域，具體涉及一種利用殼聚糖改性粉煤灰處 理含重金屬離子廢水的工藝方法，可廣泛適用于工業(yè)以及其他含重金屬離子廢水的處理。

　　背景技術

　　隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，許多水域包括地下水含重金屬離子廢水的污染越來越嚴重， 去除廢水中的重金屬離子是我國乃至全世界當前急需解決的環(huán)境問題之一，也是實現(xiàn)可持 續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略所必然面對的問題。重金屬廢水的主要來源是機械加工、礦山開采業(yè)(礦山坑 道排水、廢石場淋濾水，選礦場尾礦排水等)、鋼鐵及有色金屬的冶煉，電鍍廠鍍件洗滌 水以及電解、農藥、醫(yī)藥、油漆、染料等企業(yè)。而電鍍則是重金屬廢水的一個極為重要的 來源。它主要來自于電鍍生產過程中的清洗、鍍液的過濾、鍍液的廢棄、更新以及鍍液的 帶出、跑、冒、漏等，含Cr6+、Cr3+、Cu2+、Zn2+、Pb2+等多種重金屬離子。如何經(jīng)濟、有效 地去除重金屬廢水中的各種有害的重金屬離子已經(jīng)成為水環(huán)境保護的一項重要的課題。

　　目前，國內外學者對重金屬污染的治理問題做了大量的研究，按照重金屬在處理工藝 中的形態(tài)變化，各種處理方法可以歸納為兩大類：即化學形態(tài)改變法和化學形態(tài)不變法兩 類。化學形態(tài)改變法包括中和沉淀法、氧化還原法、氣浮法、電解法等等;化學形態(tài)不變 法包括吸附法、凝固法、萃取法、蒸發(fā)法、生物膜法等等。

　　重金屬污染是當今世界三大水環(huán)境污染之一。大部分重金屬離子具有毒性且是致癌 因子，重金屬離子在自然環(huán)境中僅會在形態(tài)上發(fā)生改變，在水體中容易破壞生態(tài)平衡，并 可通過食物鏈富集危害人類健康。而重金屬離子的慢性危害，短時間內不宜被發(fā)現(xiàn)和診斷 出，一旦發(fā)生病變后果十分嚴重。而這種重金屬廢水常以多種廢水混合狀態(tài)存在，往往包 含了多種重金屬離子，因此在重金屬離子的處理上存在較大的困難，對環(huán)境危害程度大。 因此研究出新的效率高、成本低、方法簡潔的處理含重金屬廢水的方法迫在眉睫，受相關 研究成果的啟發(fā)，利用殼聚糖改性粉煤灰用于含重金屬離子廢水的處理，不僅可以節(jié)省殼 聚糖的使用量，降低成本，還可以將粉煤灰進行改性以提高粉煤灰的吸附性能，達到綜合 處理的目的。

　　發(fā)明內容

　　本發(fā)明的目的是提供一種利用殼聚糖改性粉煤灰處理含重金屬離子廢水的工藝方法， 既可以節(jié)省殼聚糖的使用量，降低成本，也能將粉煤灰進行改性以提高粉煤灰的吸附性能。 改性粉煤灰的組成、制備方法以及含重金屬離子廢水的處理條件：

　　本發(fā)明的技術方案如下：

　　一種利用殼聚糖改性粉煤灰處理含重金屬離子廢水的工藝方法，包括有以下工藝步 驟：

　　a.取適量過180目篩后原灰，用坩堝裝樣，將其置于馬弗爐中在300℃下活化1h制 得預處理后的粉煤灰;

　　b.取15g預處理的粉煤灰，與2mol/LNaOH溶液按照固液比1:10進行混合，然后在 95℃下磁力攪拌2h，將攪拌后的混合溶液水洗至中性、抽濾，在80℃下干燥備用,制得堿 改性粉煤灰;

　　c.取2g堿改性粉煤灰，按粉煤灰:殼聚糖=1:25比例加入50ml殼聚糖醋酸溶液，先 將混合溶液快速攪拌30min，同時用2mol/LNaOH溶液滴定至pH=9，再慢速攪拌20min，攪 拌結束，將混合溶液水洗至中性、抽濾，然后將溶液放置在恒溫干燥箱中在80℃干燥，制 得殼聚糖改性粉煤灰;

　　d.取0.5g殼聚糖改性粉煤灰，按水灰比80:1加入40ml的50mg/L模擬含Pb2+廢水， 混合后，在25℃下用磁力加熱攪拌器中速攪拌3h，然后使用離心機在3000r/min的轉速 下將泥水混合物各自離心10min，離心后的上清液倒入燒杯中常溫放置，沉淀物在80℃的 鼓風干燥箱中干燥，備用。

　　所述粉煤灰為淮南地區(qū)所產三級粉煤灰，顆粒級配良好，d50=38.008μm，成分包括SiO2、 Al2O3、Fe2O3、CaO，孔隙率60～75%，比表面積為約350m2/kg，松散干密度600～1000kg/m3， 壓實密度1300～1600kg/m3，燒失量為2.90%。

　　所述殼聚糖分子式C56H103N9O39，分子量1526.4539，白色無定形透明物質，無味無臭， 溶于PH<6.5的稀酸，不溶于水和堿溶液。

　　所述NaOH為分析純NaOH，密度2.130g/cm3,熔點318.4℃,沸點1390℃。

　　所述水灰比中的水為含Pb2+廢水，50mg/L模擬含Pb2+廢水，灰為殼聚糖改性后的粉煤 灰。

　　本發(fā)明與現(xiàn)有的含重金屬離子廢水處理方法相比較，具有如下特點：

　　對于殼聚糖來說，由于價格較高，用于處理廢水的吸附劑來說成本較高，盡管其處理 效果好，大部分的工廠都不考慮使用。而粉煤灰由于是大量生產的固體廢棄物，數(shù)量多而 廉價且對環(huán)境造成一定的污染。因此，綜合考慮環(huán)保問題以及粉煤灰自身具有的吸附性能， 可以使殼聚糖與粉煤灰聯(lián)合，令殼聚糖作為表面改性劑制成表面改性后的粉煤灰，對含重 金屬離子廢水進行處理。此研究方法既可以節(jié)省殼聚糖的使用量，降低成本，也能將粉煤 灰進行改性以提高粉煤灰的吸附性能。