[发明专利]一种污水处理用聚乙烯醇凝胶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇凝胶复合材料及其制备方法，更具体的说，本发明涉及一种污水处理用聚乙烯醇凝胶复合材料及其制备方法，属于污水处理材料领域。

背景技术

目前我国年用水总量已突破6000亿立方米，人均水资源量只有2100立方米，仅为世界人均水平的28%。全国年平均缺水量500多亿立方米，三分之二的城市缺水，北方有9 个省市人均占水量还不到500立方米，远不到国际规定的最低标准(1000立方米)，被列为世界贫水国之一。而随着社会经济的快速发展，目前我国污水量已经达到820亿吨，年增长为20亿吨，每天污水排放量达到2亿吨。重金属离子污水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属离子的污水，如汞、铅、镉、镍等。而且重金属离子污水占每年总污水的20~30%。由于重金属离子具有较大的毒性、高的移动性和低的中毒浓度，例如人若食用0.1g汞就会中毒死亡。重金属离子在水体中很难被微生物降解，而且在微生物中容易富集。对人类的身体健康造成严重伤害，不仅能使人体致癌、畸形、基因突变，而且在人体中无法代谢。主要是通过饮用水、皮肤接触、食物链途径直接或间接地影响人类健康。在工业废水的排放过程中，有相当程度的重金属元素沉积在天然水体中，在这些重金属离子污染物中，尤以汞、镉、铬、铅的毒性最大。如汞在重金属离子污染中毒性最大的元素。无机汞盐和有机汞化合物对人体都有危害。不过它们对人体的作用并不相同。无机汞盐产生毒性的根本原因是汞离子与酶蛋白相结合，抑制各种酶的活性，使细胞的正常功能发生障碍。而有机汞化合物以甲基汞毒性最大，因为它在脂肪中有溶解度比在水中大，进入人体后几乎可全部吸收，又不易排出体外，积累在体内侵入神经中枢系统，破坏脑血管，表现为四肢麻木、语言失常、视野缩小、听觉失灵等。如日本的水俣病，就是因为烧碱制造工业排放的废水中含有汞，在经生物作用变成有机汞后造成的；又如痛痛病，是由炼锌工业和镉电镀工业所排放的镉所致。汽车尾气排放的铅经大气扩散等过程进入环境中，造成目前地表铅的浓度已有显著提高，致使近代人体内铅的吸收量比原始人增加了约100倍，损害了人体健康。重金属离子对人体的伤害极大。所以水体重金属离子污染已经成为全球问题。因此，如何快速、高效地去除水中重金属离子成为水污染控制领域迫切需要解决的问题，具有重要的环保意义。

公开号为104138740A的专利公开了一种复合污水处理吸附剂，本发明利用表面改性的凹凸棒石粘土-纳米氧化锰作为污水处理的吸附剂，该发明的材料成本较高，对低浓度重金属选择性差。公开号为CN1772386A的专利公开了一种8-羟基喹啉型螯合树脂的制备方法，主要应用螯合树脂去除水体中重金属离子污染和痕量重金属离子富集的分析，但该专利应用工艺复杂，成本较高，吸附容量低。南京大学发明的专利 CN102199245A 公开了一种吸附重金属的聚合物水凝胶及其制备方法，将N-乙烯基咪唑和丙烯酸羟乙酯聚合得到聚合物水凝胶，该专利对重金属离子的吸附容量低，选择性差，很难对低浓度重金属废水实现深度处理。上述专利对于重金属离子污水处理都没有达到高吸附容量、高选择性、低成本的效果。因此需要开发高吸附容量、高选择性、低成本的新型吸附材料，以达到污水处理的要求和适应市场的需求。

水凝胶是一种以水为分散介质经适度交联而具有三维网络结构的高分子材料，在水凝胶内部聚合物分子间相互连接，形成空间网状结构，在网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物，是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，在水环境下吸水溶胀，可达自重的数倍。因此近年来，水凝胶作为一种新型吸附材料。其三维结构中具有较大的空隙，一方面提供吸附污染物的场所，另一方面防止客体泄露而造成二次污染，可持续重复利用。开发一种高吸附容量、高选择性、低成本的凝胶复合材料用于重金属离子污水处理将具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种污水处理用聚乙烯醇凝胶复合材料及其制备方法，准确的说是以聚乙烯醇凝胶复合水滑石制备出高吸附容量、高选择性、低成本的聚乙烯醇凝胶复合材料。主要应用于工业或生活中对重金属离子污水的处理。

本发明的目的在于提供一种新型可作为重金属离子吸附剂的聚乙烯醇凝胶复合材料，可对重金属离子可快速，高吸附容量，高选择性的优点，并且该材料可循环再生利用、可降解性、耐水性好、强度韧性优异、使用寿命长、成本低的性能。

本发明一种污水处理用聚乙烯醇凝胶复合材料，包括以下组分(以重量份计)：