[发明专利]一种选择性吸附并回收污水中重金属的方法

说明书

本发明公开了选择性吸附并回收污水中重金属的方法：往污水中投入羧基接枝的壳聚糖和生物炭复合材料，选择性吸附污水中含Cr³⁺在内的重金属离子；对反应液沉淀，分离出吸附有重金属离子的复合材料固体并烘干，溶液保留；用乙二胺四乙酸二钠盐溶液洗涤复合材料固体以解吸重金属离子而后再次进行沉淀分离出固体并烘干，洗涤液保留；对吸附有Cr³⁺的固体进行灼烧得到Cr₂O₃晶体；对洗涤液，进行除Cr³⁺以外的其它重金属离子的去除和回收利用；对前述分离的溶液继续加入复合材料进行反应，重复前述步骤直至溶液中的重金属含量符合要求。本发明可以实现重金属的分离纯化和回收再利用。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及利用羧基接枝的壳聚糖和生物炭复合材料选择性吸附污水中重金属并进行回收的方法。

背景技术

工业生产过程中会产生大量含重金属的废水，处理不妥当会带来严重的重金属污染问题。同时，重金属作为电子器件等的重要组成部分，又是不可缺少的宝贵资源。从废水中进行重金属的回收和工业再利用不失为一种行之有效的途径，不仅可以更好地保护土壤和水体环境以及降低其对人体健康的威胁，也可以实现废水中重金属的资源化再利用，大大降低了工业生产成本，对于实现清洁生产和可持续发展是有意义的。

吸附是一种操作简单、高效快捷的重金属去除技术，引起了人们的广泛关注。然而，实际水体中往往含有多种重金属，生物炭、壳聚糖等单一的材料吸附容量是有限的，而且不能够选择性吸附重金属，这限制了特定重金属元素的高效分离纯化。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有的不足的，提出一种利用羧基接枝的壳聚糖和生物炭复合材料选择性吸附并回收污水中重金属的方法，利用该复合材料对不同重金属的不同选择性吸附特征，以及不同的再释放能力，实现成分复杂的污水中多种重金属的分离纯化和回收再利用。

本发明为达上述目的提出以下技术方案：

一种选择性吸附并回收污水中重金属的方法，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。