[发明专利]一种MCS/SA@PEI复合水凝胶球珠的制备方法与应用

说明书

本发明属于重金属污染控制领域，面向有机络合废水中重金属的高效去除难题，具体涉及一种MCS/SA@PEI复合水凝胶球珠的制备方法与应用。所述复合水凝胶球珠的制备方法如下：将氨基改性试剂与壳聚糖粉末溶解于超纯水中，加入交联剂I形成氨基改性壳聚糖MCS；将MCS粉末与海藻酸钠（SA）粉末在常温下按比例混合均匀，逐滴加入凝固浴中形成MCS/SA水凝胶球珠；最后将MCS/SA水凝胶球珠投入PEI溶液中，并加入交联剂II进行交联反应，即得所述复合水凝胶球珠。将本发明所述复合水凝胶球珠投加到重金属有机络合废水中，可发挥吸附架桥及静电引力等综合作用实现络合态重金属的高效分离去除。本发明所述复合水凝胶球珠的制备过程简单、成本低廉，结构稳定，回收性能佳。可从广泛种类的有机络合废水中高效分离回收多种重金属，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于重金属污染控制领域，具体涉及一种MCS/SA@PEI复合水凝胶球珠的制备及其对有机络合废水中重金属的资源化处理。

背景技术

随着现代工业的迅速发展，有机络合剂被广泛使用，有机物与重金属络合体系常见于电镀、印刷等多个行业。此类络合废水中，重金属与有机物之间交互影响，常规处理方法，如沉淀法、电化学沉积法、电解、溶剂萃取和生物法等，难以满足重金属稳定达标要求，或面临处理费用高、操作复杂和二次污染等难题。因此，开发可实现有机络合废水中重金属的高效去除，且不产生二次污染的环境友好型处理技术具有重要的意义。

目前处理有机络合态重金属废水的方法主要有重金属捕集技术、置换破络+沉淀技术、氧化破络+沉淀技术、吸附技术等。如专利申请号为CN201910853870.6，申请公开日为2019年09月10日的专利申请文件公开一种络合态重金属铜的处理方法，利用重金属捕捉剂将铜从络合物中脱离沉淀，但该法形成二次污染，且无法实现重金属的回收利用；专利申请号为CN201410599675.2，申请公开日为2014年10月31日的专利申请文件公开一种络合重金属废水的处理方法，利用Ca(O₂)₂与络合重金属进行氧化置换反应，再通过后续碱沉淀将金属去除。该技术需投加大量置换药剂，且产生大量污泥，是一种粗放式的处理手段；专利申请号为CN201710474299.8， 申请公开日为2017年06月21日的专利申请文件提出应用UV/氯高级氧化技术+沉淀技术处理重金属络合废水，该技术药剂投加量大，且紫外光的引入增加了能耗。相比上述技术，吸附技术操作简便，效果优异，且可有效实现重金属的回收利用，因此是处理此类废水的优选技术。例如，负载DTC的磁性树脂 (Process Safety andEnvironmental Protection, 2019, 123, 130–139) 可有效从EDTA络合体系中有效回收铜离子，然而该材料吸附量较低，且回用性能不佳，因此亟需开发出效果更优越、回用更可靠的新型吸附剂。

壳聚糖来源丰富、成本低廉，具有丰富的活性基团，为了提升其对重金属的吸附性能，各类改性壳聚糖吸附剂近年来被广泛研究。例如，EDTA改性的壳聚糖 (Desalination,2013,321, 93-102) 已被用于Co-EDTA的吸附，然而其吸附量仅0.2~0.3 mmol/g，且由于壳聚糖材料在酸性条件下稳定性差，易水解，使得其难以从酸性重金属废水中分离回收。海藻酸钠是一种极好的封装型生物聚合物，将壳聚糖封装于海藻酸钠中，可大幅提高材料在酸性条件下的回收效果。氨基易与重金属发生螯合作用，且质子化的氨基可以与带负电的物质通过静电作用结合。聚乙烯亚胺可修饰多种吸附材料，形成富含氨基等功能材料。基于此，本发明制备了一种MCS/SA@PEI复合水凝胶球珠，用于去除废水中有机络合态重金属。该复合水凝胶球珠制备过程简单，成本低廉，可从广泛种类的有机络合废水中高效分离回收重金属，具有广阔的应用前景。

发明内容

针对目前有机络合态重金属废水常用处理方法存在二次污染重、处理成本高以及重金属难回收等问题，本发明提供了一种MCS/SA@PEI复合水凝胶球珠及其制备方法与在有机络合态重金属处理中的应用。

一种MCS/SA@PEI水凝胶球珠的制备方法，包括以下步骤：