申请日2015.07.31
公开(公告)日2015.11.11
IPC分类号C02F1/62; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种利用壳聚糖改性粉煤灰处理含重金属离子废水的工艺方法，可广泛适用于工业以及其他含Pb2+废水的处理。该技术原料之一来源广泛、价格便宜;含Pb2+废水处理方法简洁、处理效率高、成本低。用于处理含Pb2+废水的吸附材料即改性粉煤灰是由壳聚糖改性制的，改性方法简单、成本低。本研究方法既可以节省壳聚糖的使用量，降低成本，也能将粉煤灰进行改性以提高粉煤灰的吸附性能，达到废物利用，具有很高的环保价值。
权利要求书
1.一种利用壳聚糖改性粉煤灰处理含重金属离子废水的工艺方法，其特征在于，包括有以下工艺步骤：
a.取适量过180目筛后原灰，用坩埚装样，将其置于马弗炉中在300℃下活化1h制得预处理后的粉煤灰;
b.取15g预处理的粉煤灰，与2mol/LNaOH溶液按照固液比1:10进行混合，然后在95℃下磁力搅拌2h，将搅拌后的混合溶液水洗至中性、抽滤，在80℃下干燥备用,制得碱改性粉煤灰;
c.取2g碱改性粉煤灰，按粉煤灰:壳聚糖=1:25比例加入50ml壳聚糖醋酸溶液，先将混合溶液快速搅拌30min，同时用2mol/LNaOH溶液滴定至pH=9，再慢速搅拌20min，搅拌结束，将混合溶液水洗至中性、抽滤，然后将溶液放置在恒温干燥箱中在80℃干燥，制得壳聚糖改性粉煤灰;
d.取0.5g壳聚糖改性粉煤灰，按水灰比80:1加入40ml的50mg/L模拟含Pb2+废水，混合后，在25℃下用磁力加热搅拌器中速搅拌3h，然后使用离心机在3000r/min的转速下将泥水混合物各自离心10min，离心后的上清液倒入烧杯中常温放置，沉淀物在80℃的鼓风干燥箱中干燥，备用。
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述粉煤灰为淮南地区所产三级粉煤灰，颗粒级配良好，d50=38.008μm，成分包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，孔隙率60～75%，比表面积为约350m2/kg，松散干密度600～1000kg/m3，压实密度1300～1600kg/m3，烧失量为2.90%。
3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述壳聚糖分子式C56H103N9O39，分子量1526.4539，白色无定形透明物质，无味无臭，溶于PH<6.5的稀酸，不溶于水和碱溶液。
4.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述NaOH为分析纯NaOH，密度2.130g/cm3,熔点318.4℃,沸点1390℃。
5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述水灰比中的水为含Pb2+废水，50mg/L模拟含Pb2+废水，灰为壳聚糖改性后的粉煤灰。
说明书
一种利用壳聚糖改性粉煤灰处理含重金属离子废水的工艺方法
技术领域
本发明属于含重金属离子废水处理技术领域，具体涉及一种利用壳聚糖改性粉煤灰处 理含重金属离子废水的工艺方法，可广泛适用于工业以及其他含重金属离子废水的处理。
背景技术
随着工业现代化的发展，许多水域包括地下水含重金属离子废水的污染越来越严重， 去除废水中的重金属离子是我国乃至全世界当前急需解决的环境问题之一，也是实现可持 续发展战略所必然面对的问题。重金属废水的主要来源是机械加工、矿山开采业(矿山坑 道排水、废石场淋滤水，选矿场尾矿排水等)、钢铁及有色金属的冶炼，电镀厂镀件洗涤 水以及电解、农药、医药、油漆、染料等企业。而电镀则是重金属废水的一个极为重要的 来源。它主要来自于电镀生产过程中的清洗、镀液的过滤、镀液的废弃、更新以及镀液的 带出、跑、冒、漏等，含Cr6+、Cr3+、Cu2+、Zn2+、Pb2+等多种重金属离子。如何经济、有效 地去除重金属废水中的各种有害的重金属离子已经成为水环境保护的一项重要的课题。
目前，国内外学者对重金属污染的治理问题做了大量的研究，按照重金属在处理工艺 中的形态变化，各种处理方法可以归纳为两大类：即化学形态改变法和化学形态不变法两 类。化学形态改变法包括中和沉淀法、氧化还原法、气浮法、电解法等等;化学形态不变 法包括吸附法、凝固法、萃取法、蒸发法、生物膜法等等。
重金属污染是当今世界三大水环境污染之一。大部分重金属离子具有毒性且是致癌 因子，重金属离子在自然环境中仅会在形态上发生改变，在水体中容易破坏生态平衡，并 可通过食物链富集危害人类健康。而重金属离子的慢性危害，短时间内不宜被发现和诊断 出，一旦发生病变后果十分严重。而这种重金属废水常以多种废水混合状态存在，往往包 含了多种重金属离子，因此在重金属离子的处理上存在较大的困难，对环境危害程度大。 因此研究出新的效率高、成本低、方法简洁的处理含重金属废水的方法迫在眉睫，受相关 研究成果的启发，利用壳聚糖改性粉煤灰用于含重金属离子废水的处理，不仅可以节省壳 聚糖的使用量，降低成本，还可以将粉煤灰进行改性以提高粉煤灰的吸附性能，达到综合 处理的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用壳聚糖改性粉煤灰处理含重金属离子废水的工艺方法， 既可以节省壳聚糖的使用量，降低成本，也能将粉煤灰进行改性以提高粉煤灰的吸附性能。 改性粉煤灰的组成、制备方法以及含重金属离子废水的处理条件：
本发明的技术方案如下：
一种利用壳聚糖改性粉煤灰处理含重金属离子废水的工艺方法，包括有以下工艺步 骤：
a.取适量过180目筛后原灰，用坩埚装样，将其置于马弗炉中在300℃下活化1h制 得预处理后的粉煤灰;
b.取15g预处理的粉煤灰，与2mol/LNaOH溶液按照固液比1:10进行混合，然后在 95℃下磁力搅拌2h，将搅拌后的混合溶液水洗至中性、抽滤，在80℃下干燥备用,制得碱 改性粉煤灰;
c.取2g碱改性粉煤灰，按粉煤灰:壳聚糖=1:25比例加入50ml壳聚糖醋酸溶液，先 将混合溶液快速搅拌30min，同时用2mol/LNaOH溶液滴定至pH=9，再慢速搅拌20min，搅 拌结束，将混合溶液水洗至中性、抽滤，然后将溶液放置在恒温干燥箱中在80℃干燥，制 得壳聚糖改性粉煤灰;
d.取0.5g壳聚糖改性粉煤灰，按水灰比80:1加入40ml的50mg/L模拟含Pb2+废水， 混合后，在25℃下用磁力加热搅拌器中速搅拌3h，然后使用离心机在3000r/min的转速 下将泥水混合物各自离心10min，离心后的上清液倒入烧杯中常温放置，沉淀物在80℃的 鼓风干燥箱中干燥，备用。
所述粉煤灰为淮南地区所产三级粉煤灰，颗粒级配良好，d50=38.008μm，成分包括SiO2、 Al2O3、Fe2O3、CaO，孔隙率60～75%，比表面积为约350m2/kg，松散干密度600～1000kg/m3， 压实密度1300～1600kg/m3，烧失量为2.90%。
所述壳聚糖分子式C56H103N9O39，分子量1526.4539，白色无定形透明物质，无味无臭， 溶于PH<6.5的稀酸，不溶于水和碱溶液。
所述NaOH为分析纯NaOH，密度2.130g/cm3,熔点318.4℃,沸点1390℃。
所述水灰比中的水为含Pb2+废水，50mg/L模拟含Pb2+废水，灰为壳聚糖改性后的粉煤 灰。
本发明与现有的含重金属离子废水处理方法相比较，具有如下特点：
对于壳聚糖来说，由于价格较高，用于处理废水的吸附剂来说成本较高，尽管其处理 效果好，大部分的工厂都不考虑使用。而粉煤灰由于是大量生产的固体废弃物，数量多而 廉价且对环境造成一定的污染。因此，综合考虑环保问题以及粉煤灰自身具有的吸附性能， 可以使壳聚糖与粉煤灰联合，令壳聚糖作为表面改性剂制成表面改性后的粉煤灰，对含重 金属离子废水进行处理。此研究方法既可以节省壳聚糖的使用量，降低成本，也能将粉煤 灰进行改性以提高粉煤灰的吸附性能。