[发明专利]一种快速去除废水中金属铜离子的方法

说明书

技术领域

本发明属去除废水中金属离子的方法，特别是涉及一种快速去除废水中金属铜离子的方法。

背景技术

铜是一种有价金属，在周期系中是第一副族元素，其应用范围很广。在生活中，铜具有极其重要的作用，天然水中含铜极少，水中的铜主要是工业废水的污染造成的，主要来自电镀、冶炼、五金、化工、矿山开采等部门。

水体中的铜元素不能被微生物分解，相反生物体可使其富集，并把它转化为毒性更大的重金属有机化合物。在复杂的水体环境中，若进入水体，造成水系污染，很容易进入人体。由于它与人体中某些组织的亲和力特别大，结合后会抑制酶的活性，从而对人体发生毒害作用。成人每日需铜约2～3mg，但当摄入铜量100mg时，就会刺激消化系统，引起腹痛、呕吐，长期过量可造成肝硬化。因此，为了减少水污染，保护生态环境，检测和去除废水中污染的铜离子显得十分重要。

目前含铜废水工业处理的方法主要有化学混凝沉淀法、离子交换法、电解法、反渗透法、电渗析法等，尽管这些方法都有一定的优点，但都存在一些缺点，如成本高，去除率低、操作繁琐、耗能大。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速去除废水中金属铜离子的方法，该方法利用先进的膜色谱技术能有效去除废水中的金属离子，简便、快速，而且具有压降小、耗时短、允许较快的加料速度、可以重复利用有效降低成本等特点，与其他方法相比，更易实现规模化运用。

本发明的一种快速去除废水中金属铜离子的方法，包括下列步骤：

(1)活化后的尼龙膜，浸入壳聚糖溶液中，室温反应后，60～90℃烘干，用1～5vol.％(体积浓度)醋酸和去离子水冲；

(2)将包裹壳聚糖的尼龙膜浸入4～5ml质量浓度为95％～100％的环氧氯丙烷溶液、40～50ml氢氧化钠和0.015～0.02g硼氢化钠的混合液中，室温1～3h后，加入20～30ml，质量浓度为95-100％的环氧氯丙烷溶液和40～50ml氢氧化钠混合液，继续恒温振荡反应8～18h，用去离子水充分洗涤后，再加入110～120ml碳酸钠、0.1～0.2g硼氢化钠和80～90mmol偶联剂亚氨基二乙酸(IDA)的混合液，50～70℃反应10～15h，用去离子水和4～8vol.％醋酸洗涤后，得到能吸附铜离子的改性尼龙膜；

(3)将含有铜离子的溶液，上样于改性的尼龙膜，进行反应，然后再用洗脱剂进行洗脱，使该膜能反复使用；

(4)测试铜离子吸附的量，洗脱剂的洗脱能力。

所述步骤(1)中的尼龙膜活化是指尼龙膜在25～30℃摩尔浓度为1～2mol/L HCl中水解后，用甲醛进行活化；

所述步骤(1)中的壳聚糖溶液是质量分数为1～2％的壳聚糖溶液(以0.5～2.0vol.％醋酸溶解)；

所述步骤(2)中环氧氯丙烷、氢氧化钠和硼氢化钠的混合液、环氧氯丙烷和氢氧化钠混合液中的氢氧化钠都是摩尔浓度为1～3mol/L的氢氧化钠溶液；碳酸钠、硼氢化钠和偶联剂亚氨基二乙酸(IDA)的混合液中的碳酸钠是摩尔浓度为1～3mol/L的碳酸钠溶液。

所述步骤(3)中含有铜离子的溶液是硫酸铜溶液，浓度为25～200ppm，优选100～200ppm；所述的反应是0.1～0.5g的膜量，优选0.3～0.5g，反应0～60分钟，优选30～60分钟，pH值为2.0～6.0，优选pH 4.0～5.0，

所述步骤(3)、(4)中的洗脱剂是乙二胺四乙酸二钠(Na₂EDTA)、盐酸和柠檬酸，优选摩尔浓度为100mmol/L的乙二胺四乙酸二钠。

所述步骤(4)中的测试铜离子吸附的量和洗脱剂的洗脱能力是用紫外分光光度计在波长740nm处检测。

本发明的有益效果：

(1)本发明的方法操作简单，有效，耗时较少，快速、效率高；

(2)该膜可以反复使用，便于大规模适用于规模化检测和去除废水中金属铜离子。

附图说明

图1为不同膜量的铜离子吸附曲线；

图2为不同浓度硫酸铜溶液的铜离子吸附曲线，横坐标C_e是硫酸铜溶液的浓度，纵坐标q_e是吸附在单位膜量上的铜离子量(mg/g)；

图3为不同pH的铜离子吸附曲线；

图4为不同时间的铜离子吸附曲线；

图5为利用尼龙改性膜吸附铜离子的洗脱曲线。

具体实施方式