[发明专利]一种用于重金属废水处理的吸附剂及重金属废水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可再生的新型重金属吸附剂的制备方法，尤其涉及一种可以去除并回收重金属废水中的重金属。

背景技术

目前,重金属废水处理方法主要有三类:化学反应去除法、吸附浓缩分离去除法以及微生物或植物去除法。第一类是废水中重金属离子通过化学反应除去的方法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等；第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法,包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换和膜分离等；第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法,其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。重金属废水的传统处理工艺普遍存在成本高、反应慢、易造成二次污染、低浓度废水处理难等缺点。

吸附法是利用吸附剂的独特结构往除重金属离子的一种有效方法。利用吸附法处理电镀重金属废水的常用吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。吸附法处理重金属废水具有高效、简便和选择性好等优点，特别是对低浓度、污染性强、其他方法难以有效处理的重金属废水具有独特的应用价值。但目前工业上使用的吸附剂价格昂贵，广泛应用受到限制，重金属的回收，吸附剂的再生和二次污染也是吸附法处理重金属废水中的难点。常用的吸附剂活性炭在废水治理中应用广泛，但活性炭再生效率低，处理水质很难达到回用要求，一般仅用于电镀废水的预处理。

硅藻壳是天然产生的纳米材料，其独特的纳米微孔结构和表面带负电荷的特性使水体中的重金属能轻易吸附其上，成为理想的去除重金属污染的吸附材料。本发明采用人工养殖高度纯化的硅藻壳，从事重金属废水的处理。此方法生产的硅藻壳具有吸附容量高，洗脱容易，快速，循环使用次数多，吸附效率高，无二次污染；同时硅藻壳吸附剂对于低浓度重金属废水的处理效果优秀，应用前景广阔。

目前，重金属废水处理中也常用硅藻土作为吸附剂。硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成，是硅藻的单细胞植物死亡后经过1至2万年左右的堆积期，形成的一种化石性的硅藻堆积土矿床。其化学成分以SiO2为主矿物成分为蛋白石及其变种。其中，人工养殖的硅藻包括以下类别：直链藻属（Melosira）、圆筛藻属（Coscinodiscus）、小环藻属（Cyclotella）、骨条藻属（skeletonama）角毛藻属（Chaetoceros）、半管藻属（HeMIaulus）、四棘藻属（Atthetas）、弯角藻属（Eucampia）、盒形藻属（Biddulphia）、双尾藻属（Ditylum）、三角藻属（Triceratium）、海链藻属（Thalassiosira）、菱形藻属（Nitzschia）、拟菱形藻（Pseudo-nitzschia）、细柱藻（Leptocylindrus）。

发明内容

本发明提供一种用于重金属废水处理的吸附剂的制备方法，包括以下几个步骤：

步骤A：收集人工养殖的硅藻，向硅藻加入氧化剂，搅拌；

步骤B:向步骤A处理所得硅藻中加入淡水稀释，静置；

步骤C：经步骤B处理后硅藻溶液会分层，弃去上层溶液，保留底部沉淀物质；

步骤D：重复步骤A和B,直至底部沉淀变为灰白色；

步骤E：将底部沉淀物收集，加一定量HCl洗去藻壳中可能含有的重金属离子，纯水清洗后加NaOH中和，干燥后即为硅藻壳吸附剂。

本发明采用以上技术方案，其优点在于，发明人经过不断地研究，没有别人用人工养殖的硅藻壳吸附重金属废水的资料，也没人尝试用人工养殖的硅藻壳处理工业废水，而是选择类似它的硅藻土。我们解决了硅藻大量培养的问题，可以大量获得硅藻壳。另一方面，重金属废水的传统处理工艺普遍存在成本高、反应慢、易造成二次污染、低浓度废水处理难等缺点。而且工业上使用的吸附剂价格昂贵，广泛应用受到限制，吸附剂的再生问题也没有得到解决。

本发明还提供一种利用硅藻壳吸附剂处理重金属废水及回收重金属的方法，包括以下几个步骤：

步骤A′：将硅藻壳吸附剂加入到重金属溶液中，搅拌混匀或震荡，持续时间为10min；

步骤B′:离心分离硅藻壳吸附剂或静置待硅藻壳吸附剂沉淀后排除上部清液；

步骤C′：在处理后的硅藻壳吸附剂中加入HCl溶液，搅拌混匀，使重金属离子充分洗脱；洗脱液用于回收重金属；

步骤D′：在处理后的硅藻壳中加入与HCl溶液等量的NaOH溶液，中和活化硅藻壳吸附剂，使溶液最终pH范围在7-7.5之间。