[发明专利]一种吸附重金属离子的复合絮凝剂的制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种对镍、铬、铅等重金属离子具有良好吸附功能的复合絮凝剂及其制备方法。该絮凝剂既可以有效地脱除水中有机污染物，又可以吸附水中的镍、铬、铅等重金属离子，且对水中重金属离子吸附量大、吸附效率高，可应用于电镀工业、化学工业等污水的处理领域。

背景技术

近年来，随着人口数量的几何增长、现代工业废水的乱排乱放、城市垃圾、农村农药喷洒等等，造成本来已是极少的淡水资源加剧短缺。为了治理水污染，人类探索出众多的物理、化学方法，絮凝剂就是化学方法水处理药剂中用量最大的一类。通常将用于工业水处理中混凝沉降过程的水处理剂统称为絮凝剂，其作用是对水中悬浮微粒能产生吸附、“架桥”，从而使其集聚成粗大的粒子或絮团，达到加快沉降的目的。

但是，目前工业用的絮凝剂对废水中重金属离子的处理效果不够理想。随着我国化学工业和冶金工业的快速发展，来自电解液、电镀液以及采矿、金属冶炼过程中产生的含有铅、铜、隔、铬、汞等重金属废水污染正日趋严重，重金属废水污染已成为我国严重的社会问题，是目前迫切需要解决的经济发展与环境健康、饮水安全方面的关键难题。目前，脱除废水中重金属离子的方法主要有：化学沉淀和还原、生物和植物吸附、溶剂萃取以及膜分离技术等。

近年来，无机材料对重金属离子的吸附性能越来越受到研究学者的关注，多数无机矿物质材料造价低并且对重金属离子的吸附性能明显，在重金属离子吸附方面尤为引人注意，其中凹凸棒土是最具典型的一种。

凹凸棒土(又称坡缕石)是一种天然非金属矿物质材料，是一种具有链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物，典型化学式为Si₈Mg₆O₂₀(OH)₂(OH₂)₄·4H₂O，结构属2∶1型粘土矿物，在每个2∶1单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状。在四面体条带间形成与链平行的通道，通道中充填沸石水和结晶水。凹凸棒土纤维结构一般包括三个层次：①基本结构单元为微棒状或纤维状单晶体，简称棒晶。②由单晶平行聚集而成的单晶束。③由晶束(包括棒晶)相互堆积而成的聚集体。凹凸棒土的特殊结构使其具有很大的比表面积，物理吸附能力很强。另一方面，凹凸棒土带有层面负电荷，在层间吸附了具有可交换性的阳离子以使电荷平衡，这样凹凸棒土就具有了较强的离子吸附交换能力。

本发明人在前期发明中公开了吸附重金属离子的PVDF杂化平板膜【ZL201110254106.0】，利用平板膜作载体，固载凹凸棒土，从而很好地发挥凹凸棒土对重金属离子的吸附作用。但是，如何将凹凸棒土应用于污水处理中，既可以有效地脱除水中有机污染物，又可以吸附水中的重金属离子是一大难题。

发明内容

针对现有工业用的絮凝剂对废水中重金属离子的处理效果不够理想以及凹凸棒土如何应用于污水处理等方面存在的不足，本发明拟解决的技术问题是提供一种既可以有效地脱除水中有机污染物，又可以吸附水中的镍、铬、铅等重金属离子，且对水中重金属离子吸附量大、吸附效率高的复合絮凝剂的制备方法及其产品。本发明产品采用壳聚糖为原料，以戊二醛为交联剂，凹凸棒土为改性剂制备得到。

本发明所述吸附重金属离子的复合絮凝剂由以下方法制得：

(1)凹凸棒土的预处理。称取10g～20g粒径300目～1000目的凹凸棒土，用1L蒸馏水洗涤，待沉淀后取其上层清液，500rpm离心1min后取其上层清液，上层清液中加少量蒸馏水混合均匀后继续500rpm离心1min，然后取其上层清液，如此反复洗涤上层清液3～5次后，最后用4000rpm进行离心分离，取其沉淀，90℃下真空干燥24h，研磨后按粒径大小选择对应目数的筛子过筛，得纯化凹凸棒土。

配置浓度为0.5mol/L～3mol/L的盐酸溶液，取10g～20g纯化凹凸棒土与150mL～200mL盐酸溶液加入到小烧杯中搅拌混合，5min后，将混合物加热到70℃～80℃，搅拌1h～2h，然后超声振荡30min～40min，抽滤，用蒸馏水洗涤至pH约为6左右，90℃下真空干燥24h，研磨后按粒径大小选择对应目数的筛子过筛，得酸改性凹凸棒土。