申請日2013.08.30

　　公開(公告)日2013.12.18

　　IPC分類號B22F9/30; C02F9/02

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種從工業(yè)廢水中回收制備金屬納米材料的方法，它是將含有金屬離子的工業(yè)廢水諸如電鍍廢水作為制造金屬納米材料的原料，通過農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物秸稈作為金屬離子吸附劑，使金屬離子在秸稈載體上吸附富集，將秸稈作為還原劑在高溫下將吸附在上面的金屬離子轉(zhuǎn)化為納米顆粒，既治理了含金屬離子廢水的污染，又使農(nóng)村廢棄物秸稈得到利用，以廢治廢，減少農(nóng)村因秸稈焚燒帶來的污染，更重要的是廢水資源化利用，從中得到高附加值的金屬納米材料。本發(fā)明以廢治廢、節(jié)約資源，降低成本，同時用秸稈吸附比起污泥法操作簡單，減少金屬離子的損失。做到廢水資源化再利用，變廢為寶，本發(fā)明適用范圍廣，可適用幾乎所有重金屬離子的回收制備納米材料。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種從工業(yè)廢水中回收制備金屬納米材料的方法，其特征在于，是將含 有金屬離子的工業(yè)廢水諸如電鍍廢水作為制造金屬納米材料原料，通過農(nóng)副產(chǎn) 品廢棄物秸稈作為金屬離子吸附劑，使金屬離子在秸稈載體上吸附富集，然后 將秸稈作為還原劑在高溫下將吸附在上面的金屬離子轉(zhuǎn)化為納米顆粒，具體如 下步驟：

　　(1)首先，將含重金屬的工業(yè)廢水或電鍍廢水經(jīng)過秸稈吸附，廢水中的酸 堿初期使秸稈發(fā)生水解，使其更有利于對廢水中金屬離子的吸附。

　　(2)接著，將與廢水充分混合后的秸稈收集到過濾柱或塔中，通過廢水循 環(huán)吸附進(jìn)一步提高秸稈中金屬離子的吸附量，當(dāng)吸附量達(dá)到10---20mmol/g時， 秸稈離開廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)行干燥。

　　(3)通過秸稈吸附后的廢水進(jìn)一步進(jìn)行納濾處理，納濾透過液是可以使用 的達(dá)標(biāo)水。

　　(4)納濾濃縮水當(dāng)濃度低時返前面秸稈吸附工序進(jìn)行循環(huán)吸附，當(dāng)濃度高 時用秸稈粉完全吸收并干燥。

　　(5)以廢水中的金屬離子作為金屬源、以水解后的秸稈作為碳源進(jìn)行高溫 還原，在惰性氣體中溫度控制在250--700℃進(jìn)行熱解，制備碳包裹金屬納米顆粒。

　　2.如權(quán)利要求1所述的一種從工業(yè)廢水中回收制備金屬納米材料的方法， 其特征在于，上述步驟(2)中對秸稈進(jìn)行干燥，干燥程序處于惰性氣體中，所 述惰性氣體為N2或CO2，溫度控制105℃中進(jìn)行。

　　說明書

　　一種從工業(yè)廢水中回收制備金屬納米材料的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種從含重金屬的工業(yè)廢水中回收制備金屬納米材料的方法。

　　背景技術(shù)

　　據(jù)統(tǒng)計，我國污水、廢水排放量每天約為1*108m3之多，其中工業(yè)廢水占 60%。工業(yè)廢水的污染已成為水污染的重要污染源，電鍍廢水中含有大量重金屬 且難以降解，如果在回收過程中處置不當(dāng)或者未加處理，將會給環(huán)境帶來極大 的危害。同時，污泥中的重金屬又是金屬資源，可以回收利用，變廢為寶。因 此做好工業(yè)廢水的處理對防治水污染、保護(hù)水資源具有重要意義。

　　回收廢水重金屬的方法有反滲透法、離子交換法、化學(xué)沉淀法。

　　反滲透處理重金屬時存在一些缺陷，如必須對處理液中的離子濃度有特定 要求;反滲透裝置長期運(yùn)行后，膜表面會逐漸積累各種污染物，如無機(jī)物垢和金 屬氧化物等，這些物質(zhì)沉積在膜表面上，會引起反滲透裝置性能的下降。

　　現(xiàn)階段離子交換吸附材料的研究主要是無機(jī)離子交換劑改性沸石、膨潤土 材料和有機(jī)離子交換劑離子交換樹脂，雖然取得了一定的研究成果，但是改性 沸石、膨潤土材料的應(yīng)用僅局限于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，且大多用來處理實(shí)驗(yàn)配置水溶 液，對于實(shí)際廢水中污染物的吸附處理研究還較少，實(shí)際廢水由于水源不同、 成份復(fù)雜，用沸石、膨潤土材料進(jìn)行處理時不具有針對性，而且在處理實(shí)際污 水時具有操作復(fù)雜性，高成本性，其工程應(yīng)用的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性還要進(jìn)一步 分析、論證。

　　化學(xué)法的最大缺點(diǎn)是會產(chǎn)生大量的電鍍污泥。盡管電鍍污泥的總量比電鍍 廢水少得多，但由于廢水中的難以降解的重金屬都己轉(zhuǎn)移到污泥中，因此，從 某種意義土講，電鍍污泥的危害要比廢水的危害更大。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明提出一種含重金屬廢水回收制備金屬納米材料，解決了現(xiàn)有技術(shù)中 電鍍廢水工業(yè)污染的問題，又使廢水資源化利用，從中得到高附加值的金屬納 米材料。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

　　一種從工業(yè)廢水中回收制備金屬納米材料的方法，將含有金屬離子的工業(yè) 廢水諸如電鍍廢水作為制造金屬納米材料原料，通過農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物秸稈作為 金屬離子吸附劑，通過金屬離子在秸稈載體上吸附富集，然后將秸稈作為還原 劑在高溫下將吸附在上面的金屬離子轉(zhuǎn)化為納米顆粒，既治理了廢水的污染， 又使農(nóng)村廢棄物秸稈得以利用，減輕秸稈焚燒帶來的污染，同時使廢水資源化 利用，從中得到高附加值的納米金屬材料。

　　具體包括如下步驟：

　　(1)首先，將含重金屬的電鍍工業(yè)廢水經(jīng)過秸稈吸附，廢水中的酸堿初期 使秸稈發(fā)生水解，使其更有利于對廢水中金屬離子的吸附。

　　(2)接著，將與廢水充分混合后的秸稈收集到過濾柱或塔中，通過廢水循 環(huán)吸附進(jìn)一步提高秸稈中金屬離子的吸附量，當(dāng)吸附量達(dá)到10---20mmol/g時， 秸稈離開廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)行干燥。

　　(3)通過秸稈吸附后的廢水進(jìn)一步納濾處理，納濾透過水是可以使用的達(dá) 標(biāo)水。

　　(4)納濾濃縮水當(dāng)濃度低時返前面秸稈吸附工序進(jìn)行循環(huán)吸附，當(dāng)濃度高 時用秸稈粉完全吸收并干燥。

　　(5)以廢水中的金屬離子作為金屬源、以水解后的秸稈作為碳源進(jìn)行高溫 還原，在惰性氣體中溫度控制在250--700℃進(jìn)行熱解，制備碳包裹金屬納米顆粒。

　　進(jìn)一步，上述步驟(1)中廢水中的酸堿使水解后的秸稈表面積更大，有 更多的羥基和羰基更有利于對廢水中金屬離子的吸附，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)廢水PH值對秸 稈吸附金屬有影響，在堿性條件下更有利于秸稈對金屬吸附。

　　步驟(2)對秸稈進(jìn)行干燥，干燥程序處于惰性氣體中，所述惰性氣體為 N2或CO2，溫度控制105℃中進(jìn)行。

　　本發(fā)明的特點(diǎn)之一是把含金屬離子的工業(yè)廢液作為原料，從它們中回收金 屬制備納米金屬材料，做到廢水資源化再利用，變廢為寶。

　　將農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物秸稈作為吸附劑和還原劑是本發(fā)明的特點(diǎn)之二，在廢水 凈化處理過程中秸稈中含有大量的纖維素作為吸附劑吸附大量的金屬離子，

　　當(dāng)吸附到10--20mmol/g時脫離凈化工序，將其干燥進(jìn)入納米金屬材料制備 工序，因秸稈是生物質(zhì)材料含有大量纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，在高溫下是 很好的還原劑將吸附其上的金屬離子還原成納米金屬顆粒，控制熱解溫度在250 —700℃，在惰性氣氛中2-5小時左右。這樣可以以廢治廢、節(jié)約資源，降低成 本，同時用秸稈吸附比起污泥法操作簡單，減少金屬離子的損失。

　　本方法可適用幾乎所有重金屬離子的回收制備納米材料。

　　本發(fā)明的有益效果是，(1)含有金屬離子的工業(yè)廢液作為原料，從中回收 金屬制備納米材料，使廢水資源得到再利用，變廢為寶。

　　(2)農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物秸稈作為吸附劑和還原劑這樣可以以廢治廢、節(jié)約資 源，降低成本，同時用秸稈吸附比起污泥法操作簡單，減少金屬離子的損失。

　　(3)適用幾乎所有重金屬離子的回收制備納米材料。