[发明专利]磁性明胶基阴离子聚丙烯酰胺重金属离子去除剂及其制备方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及含重金属离子废水处理技术领域，特别涉及一种磁性明胶基阴离子聚丙烯酰胺重金属离子去除剂及其制备方法。

（二）背景技术

重金属通常是指相对原子质量在 63. 5至200. 6 之间、比重大于 5 的元素。随着金属电镀、化肥、制革、电池、造纸和农药等工业的发展，直接或间接排放到环境中的含有重金属离子的废水量逐渐增加，重金属污染已成为不容忽视的环境问题。与有机污染物不同，重金属离子往往不能被生物降解，而是在生物体内累积和转化。重金属污染影响植物的生长发育，严重破坏生态环境；重金属污染物进入人体后，会引起蓄积，当超过一定浓度时将严重影响人体正常的新陈代谢，导致各种疾病的发生。为有效去除废水中的重金属离子、防止重金属对环境的污染、回收重金属资源，开发高效的含重金属离子废水处理药剂具有重要意义。

处理含重金属离子废水的方法，按处理手段来分为：蒸发浓缩、反渗透等 (物理法)；中和法、硫化法、专用试剂法等 (化学法)；电解法、液膜分离、离子浮选法、电渗析法等 (物理化学法)。目前含重金属离子废水常用的处理方法主要有化学法（中和法、硫化法、还原法等）、物理法（高磁分离、蒸发法、反渗透法等）、物理化学法（离子交换法、吸附法、离子浮选法、溶剂萃取法、腐植酸法等）。

中和法是在含有重金属离子的废水中加入中和剂（常用的中和剂为生石灰、熟石灰、烧碱、纯碱、石灰石、电石渣等），使重金属离子生成不溶性氢氧化物沉淀，使废水中重金属离子达到最小的浓度，实现污水净化。该方法具有易操作、中和剂易得等优点，缺点主要是处理后的水pH值高、化学污泥量大、重金属离子去除不彻底。

硫化法是在含有重金属离子的废水中加入可溶性硫化物（常用的硫化剂为硫化碱等），使金属离子生成不溶性硫化物沉淀，实现污水净化。该方法具有易操作、重金属离子去除效率高等优点，缺点主要是处理后的水盐含量高、残留硫离子浓度高、化学污泥量大。

高价态的重金属酸根离子常采用还原法与中和法或者硫化法联合处理的方法。该方法处理工艺复杂、操作条件严格、处理费用高。

高磁分离是一种物理处理法，不能直接分离废水中离子态的重金属，需要投加化学物质形成四氧化三铁或者投加四氧化三铁磁粉，通过高磁分离器去除废水中的重金属离子。目前该方法应用领域较少，设备投资较高。

蒸发法是一种利用热能将含重金属离子废水加热蒸发，实现除去重金属的目的。蒸发法具有工艺简单、回收利用重金属效率高等优点，缺点是耗能大、费用高、易受杂质的干扰。

膜分离法是利用半透膜将重金属离子从废水中分离出来的方法。包括液膜法、电渗析法、反渗透法、超滤法等。膜分离法操作简单、重金属回收率高，但设备投资高、运行控制复杂。

离子交换法是用离子交换树脂把废水中的可溶性重金属离子交换到树脂上的废水处理方法。该方法操作条件严格、处理费用高、树脂活化处理易产生二次污染。

吸附法是利用吸附剂吸附废水中可溶性重金属离子的废水处理方法。该方法具有用作吸附剂材料易得、操作条件温和等优点，缺点主要是吸附饱和后的吸附剂处理易产生二次污染。

浮选法是利用表面活性物质的双亲性，从废水中分离出重金属化合物的方法。在含重金属离子废水中加入具有相反电荷的药剂（通常称为捕收剂），与重金属离子生成水溶性络合物或不溶性沉淀物，通过捕收剂的憎水基团作用使其附着在气泡上，上浮到水面后进行回收。浮选法所用捕收剂必须能在水溶液中呈离子状态，并且对需要除去的重金属离子有选择性结合能力。

溶剂萃取法是利用物质在互不相溶的两液相之间的分配差异实现重金属离子从废水中分离的方法。重金属在废水中和溶剂中的溶解度不同，使重金属从废水中转入溶剂中被除去。溶剂法需要进一步对溶剂进行处理，处理工艺复杂，处理费用较高。

腐植酸是含芳香结构、性质相似、酸性复杂混合物。分子量介于10²-10⁶，含有羧基、酚羟基、甲氧基、羰基等活性基团，与重金属离子有较强的络合和交换性能，其中包括离子交换、络合、表面吸附、凝集等，以化学吸附为主。腐植酸来源广泛，但存在性能不稳定、出水水质波动大等缺点。

目前，去除废水中的重金属离子方法还不能很好的满足含重金属离子废水的处理要求，开发新型重金属离子去除剂具有重要的现实意义。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种制备工艺简单、反应条件温和、分离效果好的磁性明胶基阴离子聚丙烯酰胺重金属离子去除剂及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：