[发明专利]一种具有重金属离子吸附和检测功能的复合絮凝剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有重金属离子吸附和检测功能的复合絮凝剂及其制备方法，属于高分子材料领域。本发明产品其特征在于既可以有效地脱除水中有机污染物，又可以吸附和检测水中的镍、铬、铅等重金属离子，且对水中重金属离子定性检测效果好，重金属离子吸附量大、吸附效率高。本发明产品对废水中低浓度重金属离子的吸附去除率均达到90％以上。本发明产品制备不需要特殊设备、工业化实施容易，且复合絮凝剂减少了壳聚糖的用量，降低了成本。

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和检测功能的复合絮凝剂制备方法。该复合絮凝剂既可以有效地脱除水中有机污染物，又可以吸附和检测水中的镍、铬、铅、汞等重金属离子，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，工业废水的乱排乱放、城市垃圾、农村农药喷洒等造成水体污染严重，尤其是水体中重金属离子污染问题十分突出。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，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，而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。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一种吸附型高分子复合水凝胶的制备方法及其产品(ZL201020595998.1)，利用高分子水凝胶作载体，固载凹凸棒土，从而很好地发挥凹凸棒土的吸附作用。另外，公开了一种对重金属离子吸附量大、吸附效率高的壳聚糖复合絮凝剂的制备方法及其产品(CN103274509A)。本发明人在前期发明中还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，很好地发挥了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，又可以高效吸附水中的重金属离子仍然是一大难题。另外，凹凸棒土用于重金属离子吸附材料，其只具有单一的重金属离子吸附功能，不能同时对重金属离子进行检测。设计一种既具良好的吸附性能又可现场快速检测重金属存在的吸附材料仍是一项挑战。