申请日2016.08.24
公开(公告)日2016.12.07
IPC分类号C02F1/28; B01J20/26; B01J20/30; C02F101/22; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种重金属废水的水处理材料，包括如下重量份数的各组分：松叶蕨10‑13份、木贼6‑11份、菱角根7‑10份、酚醛树脂20‑30份、丙二醇12‑15份、水杨醇8‑12份、纤维素醚7‑12份、2‑氨基‑5‑硝基噻唑3‑6份、2‑羟基乙基丙烯酸酯6‑10份、乙酸铵2‑6份、草酰钾3‑7份、3'‑羟基苯乙酮4‑8份。该水处理材料以经松叶蕨、木贼、菱角根等植物改性的酚醛树脂为主制备而成，该处理材料对重金属离子吸附效果好，且经简单再生后重复使用效果好。
权利要求书
1.一种重金属废水的水处理材料，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：松叶蕨10-13份、木贼6-11份、菱角根7-10份、酚醛树脂20-30份、丙二醇12-15份、水杨醇8-12份、纤维素醚7-12份、2-氨基-5-硝基噻唑3-6份、2-羟基乙基丙烯酸酯6-10份、乙酸铵2-6份、草酰钾3-7份、3'-羟基苯乙酮4-8份。
2.根据权利要求1所述的一种重金属废水的水处理材料，其特征在于，松叶蕨10-12份、木贼8-10份、菱角根8-10份、酚醛树脂22-27份、丙二醇12-14份、水杨醇9-11份、纤维素醚7-9份、2-氨基-5-硝基噻唑4-6份、2-羟基乙基丙烯酸酯7-9份、乙酸铵3-5份、草酰钾5-7份、3'-羟基苯乙酮5-7份。
3.根据权利要求2所述的一种重金属废水的水处理材料，其特征在于，松叶蕨11份、木贼9份、菱角根9份、酚醛树脂26份、丙二醇13份、水杨醇10份、纤维素醚8份、2-氨基-5-硝基噻唑5份、2-羟基乙基丙烯酸酯8份、乙酸铵4份、草酰钾6份、3'-羟基苯乙酮6份。
4.一种重金属废水的水处理材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将松叶蕨10-13份、木贼6-11份、菱角根7-10份清洗干净后粉碎至60-80目;
S2：将酚醛树脂20-30份、水杨醇8-12份、2-氨基-5-硝基噻唑3-6份和乙酸铵2-6份混合搅拌，在温度60-70℃下反应1-2h;
S3：将步骤S1所得产物中加入丙二醇12-15份和纤维素醚7-12份，于60-80℃下索氏抽提20-40min;
S4：将步骤S2所得产物、步骤S3所得产物、2-羟基乙基丙烯酸酯6-10份、草酰钾3-7份和3'-羟基苯乙酮4-8份混合，在温度40-50℃下反应2-3h;随后经过滤、干燥后即可得到所述水处理材料。
5.根据权利要求4所述的一种重金属废水的水处理材料制备方法，其特征在于，步骤S2中所述温度为65℃，搅拌速率为580r/min，反应1.5h。
6.根据权利要求4所述的一种重金属废水的水处理材料制备方法，其特征在于，步骤S3中搅拌26min。
7.根据权利要求4所述的一种重金属废水的水处理材料制备方法，其特征在于，步骤S4中所述温度为45℃，反应2.5h。
说明书
一种重金属废水的水处理材料及其制备方法
技术领域
本发明属于废水处理材料领域，特别涉及一种重金属废水的水处理材料及其制备方法。
背景技术
国民经济的快速发展在带给人们极大物质满足的同时，也带来了一系列污染问题。特别是对于水源的污染，水是人们赖以生存的物质。而重金属污染则是造成水污染问题的最大危害之一。重金属造成水污染的来源主要有：矿山开采、金属冶炼、金属加工和化工品生产的废水污染;农药化肥和生活垃圾等人为污染源。重金属由于其毒性较大，且在环境中无法自行代谢、分解，并且生物富集效应明显，容易对自然界生物和人体生存造成危害。如人体若摄取了过多的钼元素会导致痛风样综合症，关节痛及畸形，肾脏受损，并有生长发育迟缓，动脉硬化，结蒂组织变性等病症。当前，儿童铅中毒，重金属致胎儿畸形，砷中毒等事件也屡有发生，使重金属污染成为关系到人类健康和生命的重大环境问题。
在我国水体的重金属污染问题也同样严重，江河湖库底质的污染率高达80.1%。部分流域底泥中总铜，总铅，总镉含量均处于轻度污染水平。江河干流表层沉积物中Cd超背景值2倍，Pb超1倍，Hg含量明显增加;城市河流有35.11%的河段出现总汞超过地表水Ⅲ类水体标准，18.46%的河段面总镉超过Ⅲ类水体标准，25%的河段有总铅的超标样本出现。由长江，珠江，黄河等河流携带入海的重金属污染物总量约为3.4万t，对海洋水体的污染危害巨大。
目前对于重金属废水的处理方法，可分为两类：一是使废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的重金属化合物或元素，经沉淀和上浮从废水中去除，可应用中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分离法、离子浮选法、电解沉淀或电解上浮法、隔膜电解法等;二是将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，可应用反渗透法、电渗析法、蒸发法、离子交换法等。其中，离子交换和吸附应用也非常广泛，普遍采用的是活性炭吸附和交换;但活性炭吸附过程由于其孔隙结构特点对于重金属离子处理效率还有待进一步提升，且再生后重复使用次数较少，吸附效率不高。
发明内容
针对现有技术中离子交换过程中使用活性炭存在的上述缺陷，本发明提供了一种重金属废水的水处理材料及其制备方法，以经松叶蕨、木贼、菱角根等植物改性的酚醛树脂为主体制备出水处理材料，该处理材料对重金属离子吸附效果好，且经简单再生后重复使用效果好。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种重金属废水的水处理材料，包括如下重量份数的各组分：松叶蕨10-13份、木贼6-11份、菱角根7-10份、酚醛树脂20-30份、丙二醇12-15份、水杨醇8-12份、纤维素醚7-12份、2-氨基-5-硝基噻唑3-6份、2-羟基乙基丙烯酸酯6-10份、乙酸铵2-6份、草酰钾3-7份、3'-羟基苯乙酮4-8份。
优选的，松叶蕨10-12份、木贼8-10份、菱角根8-10份、酚醛树脂22-27份、丙二醇12-14份、水杨醇9-11份、纤维素醚7-9份、2-氨基-5-硝基噻唑4-6份、2-羟基乙基丙烯酸酯7-9份、乙酸铵3-5份、草酰钾5-7份、3'-羟基苯乙酮5-7份。
优选的，松叶蕨11份、木贼9份、菱角根9份、酚醛树脂26份、丙二醇13份、水杨醇10份、纤维素醚8份、2-氨基-5-硝基噻唑5份、2-羟基乙基丙烯酸酯8份、乙酸铵4份、草酰钾6份、3'-羟基苯乙酮6份。
一种重金属废水的水处理材料制备方法，包括如下步骤：
S1：将松叶蕨10-13份、木贼6-11份、菱角根7-10份清洗干净后粉碎至60-80目;
S2：将酚醛树脂20-30份、水杨醇8-12份、2-氨基-5-硝基噻唑3-6份和乙酸铵2-6份混合搅拌，在温度60-70℃下反应1-2h;
S3：将步骤S1所得产物中加入丙二醇12-15份和纤维素醚7-12份，于60-80℃下索氏抽提搅拌20-40min;
S4：将步骤S2所得产物、步骤S3所得产物、2-羟基乙基丙烯酸酯6-10份、草酰钾3-7份和3'-羟基苯乙酮4-8份混合，在温度40-50℃下反应2-3h;随后经过滤、干燥后即可得到所述水处理材料。
优选的，步骤S2中所述温度为65℃，搅拌速率为580r/min，反应1.5h。
优选的，步骤S3中搅拌26min。
优选的，步骤S4中所述温度为45℃，反应2.5h。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明所述重金属废水的水处理材料制备方法，以酚醛树脂为主体，将其经水杨醇、2-氨基-5-硝基噻唑、乙酸铵、松叶蕨、木贼和菱角根等化学试剂和材料改性后制备得到水处理材料;该水处理材料对于重金属离子特别是铬离子、铅离子吸附效果好;铬离子吸附量为358mg/g，铅离子吸附量为345mg/g，且经简单酸碱处理即可再生，再生后重复使用7次吸附量仍然为原始的95%。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
S1：将松叶蕨10份、木贼6份、菱角根7份清洗干净后粉碎至60目;
S2：将酚醛树脂20份、水杨醇8份、2-氨基-5-硝基噻唑3份和乙酸铵2份混合搅拌，在温度60℃下以580r/min反应1h;
S3：将步骤S1所得产物中加入丙二醇12份和纤维素醚7份，于60℃下索氏抽提20min;
S4：将步骤S2所得产物、步骤S3所得产物、2-羟基乙基丙烯酸酯6份、草酰钾3份和3'-羟基苯乙酮4份混合，在温度40℃下反应2h;随后经过滤、干燥后即可得到所述水处理材料。
对比例1
将活性炭20份、水杨醇8份、2-氨基-5-硝基噻唑3份和乙酸铵2份混合搅拌，在温度60℃下以580r/min反应1h;随后加入3'-羟基苯乙酮4份，在温度40℃下反应2h;随后经过滤、干燥后即可得到水处理材料。
实施例2
S1：将松叶蕨13份、木贼11份、菱角根10份清洗干净后粉碎至80目;
S2：将酚醛树脂30份、水杨醇12份、2-氨基-5-硝基噻唑6份和乙酸铵6份混合搅拌，在温度70℃下以580r/min反应2h;
S3：将步骤S1所得产物中加入丙二醇15份和纤维素醚12份，于80℃下索氏抽提40min;
S4：将步骤S2所得产物、步骤S3所得产物、2-羟基乙基丙烯酸酯10份、草酰钾7份和3'-羟基苯乙酮8份混合，在温度50℃下反应3h;随后经过滤、干燥后即可得到所述水处理材料。
对比例2
将活性炭30份、水杨醇12份、2-氨基-5-硝基噻唑6份和乙酸铵6份混合搅拌，在温度70℃下以580r/min反应2h;随后加入3'-羟基苯乙酮8份混合，在温度50℃下反应3h;随后经过滤、干燥后即可得到水处理材料。
实施例3
S1：将松叶蕨10份、木贼10份、菱角根10份清洗干净后粉碎至60目;
S2：将酚醛树脂22份、水杨醇9份、2-氨基-5-硝基噻唑4份和乙酸铵3份混合搅拌，在温度60℃下以580r/min反应1h;
S3：将步骤S1所得产物中加入丙二醇14份和纤维素醚7份，于60℃下索氏抽提20min;
S4：将步骤S2所得产物、步骤S3所得产物、2-羟基乙基丙烯酸酯6份、草酰钾7份和3'-羟基苯乙酮5份混合，在温度40℃下反应2h;随后经过滤、干燥后即可得到所述水处理材料。
实施例4
S1：将松叶蕨12份、木贼8份、菱角根8份清洗干净后粉碎至80目;
S2：将酚醛树脂27份、水杨醇11份、2-氨基-5-硝基噻唑6份和乙酸铵5份混合搅拌，在温度70℃下以580r/min反应2h;
S3：将步骤S1所得产物中加入丙二醇12份和纤维素醚12份，于80℃下索氏抽提40min;
S4：将步骤S2所得产物、步骤S3所得产物、2-羟基乙基丙烯酸酯4份、草酰钾5份和3'-羟基苯乙酮7份混合，在温度50℃下反应3h;随后经过滤、干燥后即可得到所述水处理材料。
实施例5
S1：将松叶蕨11份、木贼9份、菱角根9份清洗干净后粉碎至80目;
S2：将酚醛树脂26份、水杨醇10份、2-氨基-5-硝基噻唑5份和乙酸铵4份混合搅拌，在温度65℃下以580r/min反应1.5h;
S3：将步骤S1所得产物中加入丙二醇13份和纤维素醚8份，于70℃下索氏抽提26min;
S4：将步骤S2所得产物、步骤S3所得产物、2-羟基乙基丙烯酸酯8份、草酰钾6份和3'-羟基苯乙酮6份混合，在温度45℃下反应2.5h;随后经过滤、干燥后即可得到所述水处理材料。
将各个对比例和实施例制备得到的水处理材料应用于重金属废水中，结果如下：
试验铬离子吸附量(mg/g)铅离子吸附量(mg/g)实施例1360350对比例1280265实施例2380360对比例2310320实施例3395368实施例4412370实施例5420380
将实施例5所得水处理材料考察其重复性，结果表示经7次重复使用后，铬离子吸附量为399mg/g;铅离子吸附量为361mg/g。
本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。