[发明专利]一种去除废水中汞离子吸附材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除废水中汞离子吸附材料的制备方法，属于吸附材料制备技术领域。

背景技术

重金属中的汞，是一种剧毒、高挥发性的神经毒物，能在生物体内持续积累，可使肾脏、脑细胞受损害，中枢神经系统发生障碍，也可导致畸胎、死胎，对人体健康和生态环境的危害性非常大。汞被联合国环境规划署列为全球性污染物，是除了温室气体外唯一一种对全球范围产生影响的化学物质，具有跨国污染的属性。据统计，世界上有80多种工业以汞为原料，每年全球散失于环境中的汞约为1.5×10⁴～3.0×10⁴t。含汞工业废水成为一种对环境污染最严重、危害最大的工业废水之一。

处理含汞废水的方法很多，传统的处理方法主要有化学沉淀法、金属还原法、吸附法、离子交换法、电解法、微生物法等。化学沉淀法易于快速去除水体中大量的金属离子，但出水浓度往往达不到排放要求，所产生的沉淀物若处理不当，会造成二次污染。电解法适合用于处理高浓度的无机汞废水，但不能将水中的汞离子浓度降得很低，而且耗电量大，投资成本高，容易产生汞蒸气，形成二次污染。离子交换法虽能从低浓度溶液中去除汞离子，但该法受废水中杂质的影响以及交换剂品种、产量和成本等的限制较大。金属还原法适用于处理成分单一的含汞废水，其反应速率较高，可直接回收金属汞。但此法脱汞不完全，需和其他方法结合使用。微生物法虽然运行费用低，需处理的化学或生物污泥量少，但由于从自然界得到的菌种耐汞能力相当差，仅能用于处理低浓度的含汞废水，无法实现工业化。

吸附法作为一种公认的、有效而又经济的污水净化和分离分析方法，近年来受到人们的广泛关注。运用吸附法处理含汞废水，可以达到富集、回收、去除重金属汞的目的。活性炭是世界范围内用于废水处理的最受欢迎、使用最为广泛的吸附剂，在含汞废水处理领域有一定的应用。但是，由于活性炭的吸附选择性差，只适合用于处理成分单一且浓度较低的含汞废水；另外活性炭价格昂贵，不能用于处理大规模含汞废水。近年来，国内外学者围绕汞的有效去除做了大量的研究工作，各种各样的汞吸附剂被广泛研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前废水中汞离子吸附剂吸附效果差，易吸附其他重金属而减少汞的吸附，且只适用于浓度较低的含汞废水的缺陷，提供了一种柚子皮通过微生物改性，增加吸附容量，再通过多氨基和羟基的物质进行改性后，引入易于汞离子络合的基团来制备汞离子吸附材料的方法，本发明首先将柚子皮切块，再经延胡索酸浸泡后，使其腐烂发霉，并用生活污水对其进行淋洒，通过微生物作用，使柚子皮的吸附容量增大，再与N-羟乙基乙二胺进行熬煮，使柚子皮内部附着有多羟基与氨基的极性物质，最后再与含有易与汞离子络合的基团的巯基丙酰甘氨酸反应，使柚子皮中的有机物形成三维网状结构，并且与汞离子易于形成稳定的螯合物，最后再经冷冻干燥即可得到去除废水中汞离子吸附材料，本发明制备的汞离子吸附材料具有高比表面积和吸附容量，对汞离子去除率高，汞的去除率高达99.9％以上，达到国家一级排放标准。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

(1)称取300～400g柚子皮，用水清洗干净后，切成1cm×1cm～3cm×3cm的小块，将切块后的柚子皮加入到盛有400～500mL质量分数为15％延胡索酸溶液的烧杯中，浸泡处理12～14h后，过滤，收集滤渣，并将滤渣置于阴暗、潮湿处，放置10～15天使柚子皮块腐烂发霉，发霉期间每天用20～30mL生活污水对柚子皮块进行淋洒；

(2)待发霉结束，收集长满霉菌的柚子皮块，并置于太阳下暴晒3～4天后，移入不锈钢锅中，再加入200～300mLN-羟乙基乙二胺，搅拌混合3～5min后，对不锈钢锅进行加热，待锅中的物料沸腾后，文火熬煮30～40min，熬煮结束后过滤，收集滤饼，并将滤饼用水洗涤3～5次后，置于冷冻干燥机中冻干，得到表面富含多羟基和多氨基的柚子皮颗粒；

(3)将上述柚子皮颗粒加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，并将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在60～70℃，再加入100～200mL无水乙醇和0.2～0.5g偶氮二异丁酸二甲酯，搅拌混合3～5min后，再滴加30～40mL质量分数为45％巯基丙酰甘氨酸，控制15～20min内滴加完毕，待滴加完毕后，磁力搅拌反应3～4h；