[发明专利]一种选择性吸附并回收污水中重金属的方法

权利要求书

1.一种选择性吸附并回收污水中重金属的方法，其特征在于，包括：

S1、按比例往污水中投入羧基接枝的壳聚糖和生物炭复合材料进行反应，以选择性吸附污水中含Cr³⁺在内的重金属离子；其中，所述羧基接枝的壳聚糖和生物炭复合材料以多孔的生物炭材料作为基底，然后将壳聚糖包覆在生物炭材料表面，最后通过引发自由基链式反应将羧基官能团接枝聚合到壳聚糖的N原子或者O原子上而形成；

S2、对步骤S1的反应液进行沉淀，固液分离以分离出吸附有重金属离子的复合材料固体并进行烘干，而溶液保留后续使用；

S3、利用乙二胺四乙酸二钠盐溶液洗涤步骤S2所得的复合材料固体，以进行重金属离子的解吸；然后再次进行沉淀分离出固体并烘干，洗涤液保留后续使用；其中，分离出的固体仍吸附有Cr³⁺；

S4、将步骤S3所分离出的吸附有Cr³⁺的固体进行灼烧，所述复合材料挥发，得到Cr₂O₃晶体；对步骤S3所得到的洗涤液，进行除Cr³⁺以外的其它重金属离子的去除和回收利用；

S5、对步骤S2固液分离后的溶液，继续按比例加入羧基接枝的壳聚糖和生物炭复合材料进行反应，以吸附剩余的重金属离子并执行步骤S6；

S6、若步骤S2固液分离后的溶液中仍含有Cr³⁺，则重复步骤S2～S5；否则，重复步骤S2、S3和S5，直至溶液中的重金属含量符合要求；

步骤S1中针对不同水质的废水来控制所述复合材料的投加量以实现特定重金属的优先吸附。

2.如权利要求1所述的选择性吸附并回收污水中重金属的方法，其特征在于，步骤S1中，所述复合材料的投加比例为：复合材料投加量与初始重金属浓度比值为0.05～0.1g/mmol/L。

3.如权利要求1所述的选择性吸附并回收污水中重金属的方法，其特征在于，步骤S5中，所述复合材料的投加比例为：复合材料投加量与当前溶液中重金属浓度比值为0.05～0.1g/mmol/L。

4.如权利要求1所述的选择性吸附并回收污水中重金属的方法，其特征在于，当所述复合材料的投加量与重金属浓度比值为0.05～0.1g/mmol/L时，所述复合材料对重金属离子的选择性顺序为：Cr³⁺＞Pb²⁺＞Cu²⁺＞＞Cd²⁺＞Ni²⁺＞Zn²⁺＞Co²⁺＞Mn²⁺；其中，所述复合材料对于Cu²⁺、pb²⁺和Cr³⁺吸附的选择性系数分别达到了7.59×10³～6.76×10⁴mL/g、3.80×10⁴～4.07×10⁶mL/g和5.75×10⁵～9.12×10⁶mL/g。

5.如权利要求1所述的选择性吸附并回收污水中重金属的方法，其特征在于，步骤S2中的烘干以及步骤S3中的烘干，烘干温度均为80～100℃，时间24～48小时。

6.如权利要求1所述的选择性吸附并回收污水中重金属的方法，其特征在于，步骤S3中所用的乙二胺四乙酸二钠盐溶液浓度为0.01～0.02mol/L。

7.如权利要求1所述的选择性吸附并回收污水中重金属的方法，其特征在于，步骤S4中对吸附有Cr³⁺的固体进行灼烧的温度为550～600℃，灼烧1小时。

8.如权利要求1所述的选择性吸附并回收污水中重金属的方法，其特征在于，步骤S4中，对步骤S3所得到的洗涤液，进行除Cr³⁺以外的其它重金属离子的去除和回收利用包括：

先加入Na₂SO₄，沉淀去掉Pb²⁺并以PbSO₄形式回收再利用；

然后根据Cu²⁺含量及其氢氧化物溶度积常数调节洗涤液的pH值，形成Cu(OH)₂沉淀，实现Cu的回收再利用；

对于Cd²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺和Co²⁺，根据各自的含量以及各自的氢氧化物溶度积常数调节洗涤液的pH值，进行相应的重金属回收。