[发明专利]一种用于去除重金属离子的聚天冬氨酸膨润土复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及水处理制剂领域，公开了一种用于去除重金属离子的聚天冬氨酸膨润土复合材料及其制备方法。聚天冬氨酸膨润土复合材料由聚琥珀酰亚胺、膨润土和硅烷交联剂为原料制得；膨润土与聚琥珀酰亚胺的质量比为1:0.1‑10，硅烷交联剂的质量为聚琥珀酰亚胺质量的1‑10%；聚琥珀酰亚胺由物质的量比为1:0.9‑1.7的顺丁烯二酸和液氨制得。首先，本发明在制备聚琥珀酰亚胺的过程中以液氨为氮源，丰富了聚琥珀酰亚胺制备过程中的氮源，也提高了氮的利用效率；其次以膨润土为原料，成本低廉，性能优异，且聚天冬氨酸为环境友好型材料，可被微生物、真菌降解为氨基酸小分子，最终生成对环境无害的水和二氧化碳。

技术领域

本发明涉及水处理制剂领域，尤其涉及一种用于去除重金属离子的聚天冬氨酸膨润土复合材料及其制备方法。

背景技术

随着世界人口的不断增加和工农业生产的迅速发展，人类的现代化进程步伐逐渐加快，但环境污染问题却越来越严重，其中重金属污染成为最严重的环境问题之一，受到了人们的极大关注，如何处理水中的重金属离子是水处理领域的一项重要课题。

目前，对于含重金属离子废水的处理主要采用化学法、离子交换法、膜分离法、生物法、吸附法等。化学法可分为中和沉淀法、硫化物沉淀法和电化学法。中和沉淀法特点是在去除重金属离子的同时能中和各种酸及其混合液，由于受到pH值及废水中氰、铵等络合离子的影响，对混合废水的出水效果不好，沉渣量大，出水硬度高，会使土壤、水体碱化；硫化物沉淀法虽然pH值范围较宽，但硫化物沉淀细小，不易沉降形成二次污染，且硫化剂本身有毒，价格昂贵，亦限制了它的应用。离子交换法通常所使用的离子交换树脂虽然其具有选择性好、吸附容量大、快速等优点，但其价格昂贵，目前仍然停留在试验阶段。膜分离技术对含重金属离子废水有较好的处理效果及无二次污染等优点，但是其处理价格比较昂贵，亦限制了该工艺的广泛应用；生物法在应用上具有较多优点，如综合处理能力较强，处理方法简便等，然而生物处理法存在着功能菌繁殖速度和反应速率慢，处理水难以回用的缺点。因此，吸附法由于具有吸附工艺简便、环境友好等特点，已成为近年来水处理研究的重点之一。

申请号为201310731560.X的中国专利公开了一种多功能污水处理剂，所述多功能污水处理剂，包括以下重量份的原料：海泡石粉10-20份、膨润土30-40份、淀粉黄原酸酯30-40份、氢氧化钠片碱0.1-0.5份、聚天冬氨酸1-5份、氨基三甲叉膦酸0.1-0.5份、交联累托石25-50份、聚合氯化铝20-50 份、壳聚糖5-30份、去离子水10-30份。该发明纯度高、无杂质、无粉尘，水溶液清澈透明，无毒性，对操作工人无影响，处理后水无二次污染等问题。

该发明中，含有膨润土和聚天冬氨酸。其中，膨润土是我国一种资源丰富的矿物黏土，具有独特的层状结构和很强的吸附性能，可以去除水中的重金属离子，但其由于结构单一，层间距有限，直接用于水处理效果不够理想，需要对其进行改性来进一步提高它的物理和化学性能，从而达到净化水质的目的，并使其广泛应用于工业、农业和卫生等领域。而聚天冬氨酸作为一种无毒、可生物降解的环保型产品，其结构单元中含有羧基，在水溶液中极易电离为带负电的羧基负离子，可以和多种金属离子发生络合作用，但其官能团较单一使其提取重金属离子的能力有限，从而限制了它的应用。

上述发明的多功能污水处理剂中只是将各种组分进行了简答的物理组合，并不能从根本上解决膨润土和聚天冬氨酸各自存在的缺陷，导致在净化水质时，对重金属的吸附能力有限。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于去除重金属离子的聚天冬氨酸膨润土复合材料及其制备方法。本发明的目的在于使聚天冬氨酸和膨润土进行结合形成复合材料，有效提高聚天冬氨酸/膨润土复合材料的物理和化学性能以及对重金属离子的结合能力。首先本方法在制备聚琥珀酰亚胺的过程中以液氨为氮源，不仅丰富了聚琥珀酰亚胺制备过程中的氮源，也提高了氮的利用效率，其次以膨润土为原料，成本低廉，性能优异，且聚天冬氨酸为环境友好型材料，可被微生物、真菌降解为氨基酸小分子，最终生成对环境无害的水和二氧化碳，因此，研究这种复合材料对水处理领域具有重要的特殊意义。