[发明专利]一种蛋白质纤维吸附铬离子的方法

说明书

技术领域

本发明属于铬污染防治领域，特别涉及一种采用羊毛来吸附铬污染的工艺。

背景技术

随着工业的发展,重金属离子的污染日趋严重,含重金属离子废水的大量排放,对土壤和水体造成了严重的污染,直接影响了人类正常的饮用水卫生状况。因此,水环境中的重金属离子对人类健康和生态环境的危害越来越引起人们的重视。重金属离子可以通过食物链在生物体内富集,从而引起严重的健康问题。虽然,重金属离子中有些痕量元素在人类的新陈代谢系统过程中起着十分重要的作用,但是它们在高浓度情况下都是有毒的,会引起严重的生理或神经损伤。在这些重金属离子中,络被认为是毒性最强的金属之一。目前，我国水体铬污染其主要来自两个方面，一是重金属铬离子及其化合物在制革、化工、电镀、纺织品生产、印染等工业在生产中大量使用，在此过程中产生的大量废水和废渣，如果处理不当，极易造成环境的严重污染。二是一些工厂将含重金属铬离子的废水或废渣非法倾倒，从而导致水中重金属铬离子含量超标。

生物吸附是指用生物材料去除溶液中的金属或非金属元素、化合物、微粒等的方法。该法因具有吸附剂来源丰富、品种多、成本低、吸附容量大、速度快，能够弥补传统处理法的缺陷而受到了广泛关注。废弃毛发是毛纺和皮革工业主要的废弃物之一，每年都有数万吨的废弃毛发被当作固体废弃物处理掉。全世界制革和毛纺工业每年都会产生大量的废弃羊毛。有关部门统计，仅中国平均每年产生5万t左右的粗毛或短毛，由于质量低下，加工难度大，大部分只能当作废弃物处理掉，既给企业带来了负担又给环境造成很大危害。

毛发作为主要的角蛋白材料，具有极性并且在氨基酸链上有可离子化的残基，可以吸附金属离子。最适合吸附的化学基团是自由的羧基和酸式氨基酸等，在较大的pH范围内提供负电位的离子基团。动物角蛋白纤维与化学吸附剂相比，价格低廉且用之不竭。但是进入水体中的六价铬离子通常是以各种铬酸根的形式存在，在低于60℃时，六价铬盐与毛发(如废羊毛)的反应速率很慢；三价铬则是以阳离子形式存在于水体中，但是相较于六价铬，三价铬则更难于吸附在废羊毛上，吸附过程是要在极其剧烈的条件下进行的。

本发明就是通过对羊毛纤维以及废弃蛋白做相应的处理，在此基础上通过加入一定的助剂，对废水中的三价及六价铬离子进行吸附，达到净化水资源和减少污染的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：六价铬盐与毛发(如废羊毛)的反应速率很慢；而三价铬则更难于吸附在废羊毛上。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种废羊毛对六价铬离子的吸附方法，具体操作为：

(1)按照浴比为50:1(高锰酸钾的饱和食盐溶液与废羊毛之间的质量之比为50:1)，将废羊毛置于溶质质量分数为3％～15％的高锰酸钾的饱和食盐溶液中，于20℃～50℃水浴环境下处理10～60min，将羊毛取出，常温下晾干，得到经过预处理的羊毛，

本步骤的目的在于：对羊毛的鳞片层进行去除，因其主要成分是脂类物质和硬角蛋白，这些物质的存在不利于吸附作用，而鳞片层脱落暴露出来的光滑的髓质层则有利于吸附过程的进行；

(2)在室温(25℃)条件下，按照浴比为50:1(六价铬溶液与经过步骤(1)预处理后的废羊毛之间的质量之比为50:1)，将步骤(1)中得到的经预处理的羊毛作为吸附剂，浸入质量浓度为5～50mg/L(按照铬元素的质量浓度计算)的六价铬溶液中，调节溶液pH＝1-11，进行静态吸附，采用分光光度计测量被测离子浓度，直至浓度稳定后，表示测量吸附完成，

作为优选：六价铬溶液为铬酸钠的水溶液、铬酸钾的水溶液、重铬酸钠的水溶液或重铬酸钾的水溶液。

本发明还提供了一种废羊毛对三价铬离子的吸附方法，具体操作为：

(1)按照浴比为50:1(高锰酸钾的饱和食盐溶液与废羊毛之间的质量之比为50:1)，将废羊毛置于溶质质量分数为3％～15％的高锰酸钾的饱和食盐溶液中，于20℃～50℃水浴环境下处理10～60min，将羊毛取出，常温下晾干，得到经过预处理的羊毛；

(2)将磺基水杨酸作为吸附促进剂，和三价铬离子按质量比1:4—2:1的比例分散于去离子水中，控制三价铬离子的质量浓度为5～30mg/L(按照铬元素的质量浓度计算)，调节溶液pH＝1-11，置于20℃～100℃水浴环境下反应，采用分光光度计测量溶液中三价铬离子的浓度，直至浓度稳定后，表示反应结束，通过比较磺基水杨酸和三价铬离子在不同质量比例下，反应结束后溶液体系的吸光度，得到该三价铬离子浓度下，吸附促进剂磺基水杨酸的最佳使用量，