申請日2014.02.28

　　公開(公告)日2015.10.28

　　IPC分類號(hào)B01J20/10; C02F1/62; C02F1/28; B01J20/30

　　摘要

　　本發(fā)明提供一種用于重金屬廢水處理的吸附劑及重金屬廢水處理方法。包括以下幾個(gè)步驟：步驟A′：將硅藻殼吸附劑加入到重金屬溶液中，攪拌混勻或震蕩;步驟B′:離心分離硅藻殼吸附劑或靜置待硅藻殼吸附劑沉淀后排除上部清液;步驟C′：在處理后的硅藻殼吸附劑中加入HCl溶液，攪拌混勻，使重金屬離子充分洗脫;洗脫液用于回收重金屬;步驟D′：在處理后的硅藻殼中加入NaOH溶液，中和活化硅藻殼吸附劑，使溶液最終pH范圍在7-7.5之間。本發(fā)明具有處理成本低，工藝簡單，不存在二次污染，吸附劑可多次重復(fù)使用，重金屬回收容易;同時(shí)硅藻殼重金屬吸附劑在處理低濃度重金屬廢水能力強(qiáng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種用于重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟：

　　步驟A：收集人工養(yǎng)殖的硅藻，向硅藻加入氧化劑，攪拌;

　　步驟B:向步驟A處理所得硅藻中加入淡水稀釋，靜置;

　　步驟C：經(jīng)步驟B處理后硅藻溶液會(huì)分層，棄去上層溶液，保留底部沉淀物質(zhì);

　　步驟D：重復(fù)步驟A和B,直至底部沉淀變?yōu)榛野咨?

　　步驟E：將底部沉淀物收集，加入HCl溶液洗去藻殼中的重金屬離子，用水清洗后再用NaOH溶液中和，干燥后即為硅藻殼吸附劑;

　　所述氧化劑采用雙氧水或漂白水。

　　2.一種利用如權(quán)利要求1所制備的硅藻殼吸附劑處理重金屬廢水及回收重金屬的方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟：

　　步驟A′：將硅藻殼吸附劑加入到重金屬溶液中，攪拌混勻或震蕩;

　　步驟B′:離心分離硅藻殼吸附劑或靜置待硅藻殼吸附劑沉淀后排除上部清液;

　　步驟C′：在處理后的硅藻殼吸附劑中加入HCl溶液，攪拌混勻，使重金屬離子充分洗脫;洗脫液用于回收重金屬;

　　步驟D′：在處理后的硅藻殼中加入與HCl溶液等量的NaOH溶液，中和活化硅藻殼吸附劑，使溶液最終pH范圍在7-7.5之間;

　　所述步驟C′中，HCl溶液的濃度為0.05-0.20M。

　　3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟D′中，NaOH溶液的濃度為0.05-0.20M。

　　說明書

　　一種用于重金屬廢水處理的吸附劑及重金屬廢水處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種可再生的新型重金屬吸附劑的制備方法，尤其涉及一 種可以去除并回收重金屬廢水中的重金屬。

　　背景技術(shù)

　　目前,重金屬廢水處理方法主要有三類:化學(xué)反應(yīng)去除法、吸附濃縮分 離去除法以及微生物或植物去除法。第一類是廢水中重金屬離子通過化學(xué) 反應(yīng)除去的方法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法、化學(xué) 還原法、電化學(xué)還原法和高分子重金屬捕集劑法等;第二類是使廢水中的 重金屬在不改變其化學(xué)形態(tài)的條件下進(jìn)行吸附、濃縮、分離的方法,包括吸 附、溶劑萃取、蒸發(fā)和凝固法、離子交換和膜分離等;第三類是借助微生 物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除廢水中重金屬的方法,其中 包括生物絮凝、生物化學(xué)法和植物生態(tài)修復(fù)等。重金屬廢水的傳統(tǒng)處理工 藝普遍存在成本高、反應(yīng)慢、易造成二次污染、低濃度廢水處理難等缺點(diǎn)。

　　吸附法是利用吸附劑的獨(dú)特結(jié)構(gòu)往除重金屬離子的一種有效方法。利 用吸附法處理電鍍重金屬廢水的常用吸附劑有活性炭、腐植酸、海泡石、 聚糖樹脂等。吸附法處理重金屬廢水具有高效、簡便和選擇性好等優(yōu)點(diǎn)， 特別是對低濃度、污染性強(qiáng)、其他方法難以有效處理的重金屬廢水具有獨(dú) 特的應(yīng)用價(jià)值。但目前工業(yè)上使用的吸附劑價(jià)格昂貴，廣泛應(yīng)用受到限制， 重金屬的回收，吸附劑的再生和二次污染也是吸附法處理重金屬廢水中的 難點(diǎn)。常用的吸附劑活性炭在廢水治理中應(yīng)用廣泛，但活性炭再生效率低， 處理水質(zhì)很難達(dá)到回用要求，一般僅用于電鍍廢水的預(yù)處理。

　　硅藻殼是天然產(chǎn)生的納米材料，其獨(dú)特的納米微孔結(jié)構(gòu)和表面帶負(fù)電 荷的特性使水體中的重金屬能輕易吸附其上，成為理想的去除重金屬污染 的吸附材料。本發(fā)明采用人工養(yǎng)殖高度純化的硅藻殼，從事重金屬廢水的 處理。此方法生產(chǎn)的硅藻殼具有吸附容量高，洗脫容易，快速，循環(huán)使用 次數(shù)多，吸附效率高，無二次污染;同時(shí)硅藻殼吸附劑對于低濃度重金屬 廢水的處理效果優(yōu)秀，應(yīng)用前景廣闊。

　　目前，重金屬廢水處理中也常用硅藻土作為吸附劑。硅藻土是一種生 物成因的硅質(zhì)沉積巖，它主要由古代硅藻的遺骸所組成，是硅藻的單細(xì)胞 植物死亡后經(jīng)過1至2萬年左右的堆積期，形成的一種化石性的硅藻堆積 土礦床。其化學(xué)成分以SiO2為主礦物成分為蛋白石及其變種。其中，人工 養(yǎng)殖的硅藻包括以下類別：直鏈藻屬(Melosira)、圓篩藻屬 (Coscinodiscus)、小環(huán)藻屬(Cyclotella)、骨條藻屬(skeletonama) 角毛藻屬(Chaetoceros)、半管藻屬(HeMIaulus)、四棘藻屬(Atthetas)、 彎角藻屬(Eucampia)、盒形藻屬(Biddulphia)、雙尾藻屬(Ditylum)、 三角藻屬(Triceratium)、海鏈藻屬(Thalassiosira)、菱形藻屬 (Nitzschia)、擬菱形藻(Pseudo-nitzschia)、細(xì)柱藻(Leptocylindrus)。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明提供一種用于重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，包括以下 幾個(gè)步驟：

　　步驟A：收集人工養(yǎng)殖的硅藻，向硅藻加入氧化劑，攪拌;

　　步驟B:向步驟A處理所得硅藻中加入淡水稀釋，靜置;

　　步驟C：經(jīng)步驟B處理后硅藻溶液會(huì)分層，棄去上層溶液，保留底部 沉淀物質(zhì);

　　步驟D：重復(fù)步驟A和B,直至底部沉淀變?yōu)榛野咨?

　　步驟E：將底部沉淀物收集，加一定量HCl洗去藻殼中可能含有的重 金屬離子，純水清洗后加NaOH中和，干燥后即為硅藻殼吸附劑。

　　本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，其優(yōu)點(diǎn)在于，發(fā)明人經(jīng)過不斷地研究，沒 有別人用人工養(yǎng)殖的硅藻殼吸附重金屬廢水的資料，也沒人嘗試用人工養(yǎng) 殖的硅藻殼處理工業(yè)廢水，而是選擇類似它的硅藻土。我們解決了硅藻大 量培養(yǎng)的問題，可以大量獲得硅藻殼。另一方面，重金屬廢水的傳統(tǒng)處理 工藝普遍存在成本高、反應(yīng)慢、易造成二次污染、低濃度廢水處理難等缺 點(diǎn)。而且工業(yè)上使用的吸附劑價(jià)格昂貴，廣泛應(yīng)用受到限制，吸附劑的再 生問題也沒有得到解決。

　　本發(fā)明還提供一種利用硅藻殼吸附劑處理重金屬廢水及回收重金屬的 方法，包括以下幾個(gè)步驟：

　　步驟A′：將硅藻殼吸附劑加入到重金屬溶液中，攪拌混勻或震蕩， 持續(xù)時(shí)間為10min;

　　步驟B′:離心分離硅藻殼吸附劑或靜置待硅藻殼吸附劑沉淀后排除 上部清液;

　　步驟C′：在處理后的硅藻殼吸附劑中加入HCl溶液，攪拌混勻，使 重金屬離子充分洗脫;洗脫液用于回收重金屬;

　　步驟D′：在處理后的硅藻殼中加入與HCl溶液等量的NaOH溶液，中 和活化硅藻殼吸附劑，使溶液最終pH范圍在7-7.5之間。

　　優(yōu)選的，所述氧化劑采用雙氧水或漂白水。

　　優(yōu)選的，所述步驟C′中，HCl溶液的濃度為0.05-0.20M。

　　優(yōu)選的，所述步驟D′中，NaOH溶液的濃度為0.05-0.20M。

　　本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，其優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明中的硅藻殼吸附劑去 除重金屬過程為物理吸附，吸附過程迅速，對低濃度的重金屬廢水凈化效 果優(yōu)良。硅藻殼來自人工養(yǎng)殖的硅藻，是一種天然的納米材料，與市場上 常見的人工合成納米材料比較，價(jià)格低廉。并且，本方法中使用的硅藻殼 再生性能極佳，再生過程簡單，可以重復(fù)使用百數(shù)次仍不影響吸附率和洗 脫率，大大降低運(yùn)行成本。經(jīng)解吸后形成的重金屬濃縮液可低成本回收重 金屬，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

　　本發(fā)明的有益效果是：

　　1.本發(fā)明的吸附劑原料硅藻殼是人工養(yǎng)殖的活體硅藻細(xì)胞組成的一部 分，硅藻殼的形成時(shí)間很短，沒有經(jīng)過硅藻土那樣的上萬年堆積擠壓，形 態(tài)和結(jié)構(gòu)保存完整;硅藻土含有大量雜質(zhì)，本發(fā)明的硅藻殼純度接近100%; 硅藻殼對重金屬的吸附效率明顯高于硅藻土。

　　2.硅藻土重復(fù)利用后很快吸附率會(huì)劇烈降低而無法使用，本發(fā)明中的 硅藻殼則可重復(fù)使用100次以上。

　　3.硅藻殼重金屬吸附劑的吸附容量高，吸附速度快;硅藻殼吸附劑材 料制備方法簡單，再生方法簡便，可重復(fù)利用次數(shù)高;硅藻殼吸附劑去除 廢水中重金屬的過程是物理吸附過程，解吸附完全，重金屬回收成本低; 相對于現(xiàn)有的重金屬廢水處理技術(shù)，硅藻殼吸附劑處理重金屬廢水具有處 理成本低，工藝簡單，不存在二次污染，吸附劑可多次重復(fù)使用，重金屬 回收容易;同時(shí)硅藻殼重金屬吸附劑在處理低濃度重金屬廢水能力強(qiáng)，與 現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢。