[发明专利]一种用于废水除铅的水处理材料及其应用

说明书

本发明公开了一种用于废水除铅的水处理材料及其应用。该水处理材料通过以下方法制得：将经NaOH碱液浸泡处理并研碎得到鸡蛋壳粉末，将适量的乙基纤维素和聚乙二醇溶解在无水乙醇中，搅拌均匀得到混合溶液，将过筛膨润土与鸡蛋壳粉末按比例混匀后向其中加入上述的混合溶液，搅拌均匀后进行造粒，得到直径为1～3mm的圆柱状颗粒，干燥后即得。将该水处理材料用于模拟酸性含铅废水中，除铅率高达99％以上，吸附铅离子之后水处理材料的颗粒完整度均为93％以上，除铅能力强，吸附效果好，在吸附铅离子后容易从废水中分离出来，不产生二次污染，而且，该水处理材料的制备工艺简单，成本低廉，非常适合大规模推广应用。

技术领域

本发明属于环境保护领域，具体涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种用于废水除铅的水处理材料及其应用。

背景技术

随着工业的迅速发展，世界各国对矿产资源的需求也逐渐增长，矿山大量开采所导致的矿山环境污染问题开始日益凸显，矿山废水的污染问题已经成为一个全球性问题，其中酸性矿山废水是矿山废水中危害最严重的一类废水。据报道，矿山酸性废水的pH值一般在4.5～5.5，由于废水的酸度很高，导致废矿中大量的重金属离子溶解于废水中。矿山酸性废水若不经处理就排放，会对周围环境造成极大的危害：较低的pH值会使水质和土壤酸化，造成水生动物灭绝和农作物减产；而重金属离子进入水体和土壤后，会通过食物链进入循环，最终在生物体内积累，破坏生物体的正常生理代谢活动，进而危害人体健康。铅是重金属污染中毒性较大的一种，一旦进入人体很难排除，直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经板，可造成先天大脑沟回浅，智力低下；对老年人造成痴呆、脑死亡等，对人类的健康造成很大的威胁，必须对酸性矿山废水进行除铅处理。

常见的废水除铅方法主要有以下几大类：

第一类是沉淀法，它是通过发生化学反应除去废水中铅离子，包括氢氧化物中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子铅离子捕集剂法等。中和沉淀法是最传统也是技术最成熟的，理论上可以同时解决废水中酸度和铅离子污染的问题，但是产生的渣密度小、量大，所以会造成一定的二次污染，并且，在实际处理过程中，沉淀处理后废水pH值较高，需经过再次处理才能排放；而且，化学沉淀使水中的其它金属离子一同沉淀，含铅化学污泥属于危险固体废弃物，未经处理会对环境造成二次污染，对人体及动植物造成毒害作用。

第二类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中铅离子的方法，包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。微生物法处理由于成本高、反应条件要求苛刻、受客观环境影响限制等原因，实际上难以得到推广应用。

第三类是使废水中的铅离子在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换和膜分离等。其中吸附法作为一种传统的水处理技术具有处理容量大，可去除铅离子和酸根离子，工艺简单、操作方便、处理效率高等优点，目前仍是治理含铅废水的主要方法之一。但吸附法用在酸性矿山废水除铅上有一个比较明显的缺点，就是不能解决酸污染的问题，而酸度低的废水则可能会影响吸附法对重金属铅的去除效果。此外，吸附法中最为常用的吸附剂活性碳价格十分昂贵，吸附后分离不便，因此，近年来人们一直在探索较廉价且吸附后易于分离的替代品。

膨润土是以蒙脱石(Montmorillonite)为主要矿物的非金属矿产。蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体中间夹一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成，属于2:1型的三层粘土矿物。蒙脱石的晶层间距离为0.96nm，这些纳米片层团聚在一起，形成几百纳米到几微米的粘土颗粒。膨润土的这些特殊结构特征和晶体化学性质，使得其具备许多独特性能，如吸水性、膨胀性、粘结性、化学性质稳定性、吸附性及无毒性等。天然膨润土原料来源丰富，价格低廉，应用天然膨润土开发废水处理新材料，是解决我国废水处理的一条可行之路。但是，天然膨润土吸附剂在废水处理中对于铅离子的吸附性能尚不能满足工业要求，且在吸附过程存在固液分离难度很大的问题，通常需要对膨润土进行改性处理或者与其它物质进行复合制备复合膨润土。