申请日2014.06.03
公开(公告)日2014.08.06
IPC分类号B01J20/24; B01J20/30; C02F1/62; C02F1/28; B01J20/28
摘要
本发明公开了一种壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂去除废水中铅的方法，该方法包括以下步骤：向10～200mg/L的含铅废水中加入壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂，吸附剂浓度为1～2g/L，调节废水pH值1～7，在反应温度为10～50℃的恒温振荡器中，控制振荡器转速100～200转/分钟，振荡反应1～24h，反应完成后用磁铁将吸附剂从溶液中分离，完成对废水中铅的去除。该方法具有成本低廉，原料来源广泛，制备过程简单，吸附剂吸附容量大，易于分离回收，无二次污染等特点。
摘要附图
权利要求书
1.一种壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂去除废水中铅的方法，该方法包括以下步骤： 向10-200mg/L的含铅废水中加入壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂，吸附剂浓度为1～2g/L， 调节废水pH值1～7，在反应温度为10～50℃的恒温振荡器中，控制振荡器转速100～200 转/分钟，振荡反应1～24h，反应完成后用磁铁将吸附剂从溶液中分离，完成对废水中铅的去 除。
2.根据权利要求1所述的利用壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂去除废水中铅的方法， 其特征在于，所述壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂是通过以下步骤制备得到：
(1)将1～3g壳聚糖溶于体积百分数为1～2%的乙酸溶液中，配制成质量百分数为1～3% 的壳聚糖溶液;
(2)取1～3g的腐植酸钠，溶于200～600mL去离子水中，超声10～20min，过滤去除不 溶物，配制成重量百分数为1～3%的腐植酸钠溶液;
(3)将步骤(1)所得溶液与步骤(2)所得溶液混合，室温下磁力搅拌48h;
(4)将摩尔比为2：(1～1.5)的FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶于去离子水中，得到的 Fe2+和Fe3+混合溶液加入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴锅中，水浴温度85～90℃，在转 速1000～1200转/分钟条件下，向三口烧瓶中迅速加入氨水(25～28%)调节pH为9～11，继 续搅拌30～60min，得到的溶液冷却至室温，磁铁分离沉淀物，清洗、定容后，得到浓度为4.2g/L 的Fe3O4溶液;
(5)将步骤(3)所得的壳聚糖/腐植酸复合物溶液与步骤(4)所得的Fe3O4溶液按质 量比(0.75～1)：1混合，40℃搅拌30min，加入体积百分比为5%的戊二醛溶液，戊二醛溶液： 壳聚糖/腐植酸复合物(体积：质量)为(12～17)：1，继续搅拌1h，加入1mol/L的NaOH 调节pH为9～10，继续反应2～4h，所得产物经冷却，分离、洗涤后，40～50℃烘干、研磨、 过100目筛，即得到壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂。
3.根据权利要求1所述的利用壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂去除废水中铅的方法， 其特征在于：所述废水中铅的浓度控制在50～150mg/L。
4.根据权利要求1所述的利用壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂去除废水中铅的方法， 其特征在于：所述吸附反应的pH值为2～6。
5.根据权利要求1所述的利用壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂去除废水中铅的方法， 其特征在于：所述吸附反应温度为15～45℃。
6.根据权利要求1所述的利用壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂去除废水中铅的方法， 所述分离步骤为利用磁铁分离。
说明书
一种壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂去除废水中铅的方法
技术领域
本发明涉及一种含铅废水的处理方法，具体地说是采用一种壳聚糖/腐植酸修饰的磁性材 料作为吸附剂去除废水中铅的方法。
背景技术
铅是重要的化工原料，主要用于电镀、采矿、冶金、化工、电池生产等行业。废水中的铅 一旦进入环境中将对人体和动植物产生严重的毒害作用，且环境中的铅极难降解，并能保持长 期持久性，是危害极大的污染源。环境中的铅通过各种途径直接或间接进入人体后，主要贮存 在骨骼和血液中，长期接触将导致人体出现贫血、乏力、记忆减退等症状。研究表明，人体每 千克体重摄入超过5mg铅就可能引起铅急性中毒，对神经系统、造血系统、免疫系统、生殖 系统、内分泌系统等人体重要器官和系统产生毒害作用，严重时甚至死亡。我国《污水综合排 放标准》(GB8978-1996)中明确规定工业废水中总铅含量不得超过1.0mg/L，因此，对含铅废水 的处理尤为重要。目前常用的处理方法主要有沉淀法，电解法、膜析法、离子交换法、吸附法 等。其中，吸附法因其高效、低价和可回收废水中重金属等优点受到越来越多的关注。
天然材料作为吸附剂一直是水处理领域研究的热点，其主要原因在于，天然材料价格低 廉、来源广泛，环境相容且不会造成二次污染。壳聚糖是由几丁质脱乙酰化得到的天然高分子 化合物，具有良好的可降解性和环境相容性。壳聚糖分子中大量的羟基和氨基使其具有较强的 反应能力，能够与金属离子发生螯合反应，并易于化学改性，因此被认为是废水处理中最具潜 力的天然吸附材料。腐植酸是自然界广泛存在的大分子物质，在农业生产、医药、化工等领域 发挥着重要的作用。腐植酸分子中含有的大量羧基、羟基、羰基、环氧基等活性官能团，使腐 植酸在重金属废水处理中的作用日益受到关注。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种吸附容量大、成本低、制备 简单且易分离的去除废水中铅的方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种利用壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附 剂去除废水中铅的方法，所述方法包括以下步骤：取一定量的含铅废水，将一定量的壳聚糖/ 腐植酸修饰的磁性吸附剂添加到废水中，在恒温振荡器中振荡吸附，反应完成后用磁铁将吸附 剂分离，完成对废水中铅的去除。
上述技术方案中，所述壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂由以下步骤制得：
(1)将1～3g壳聚糖溶于体积百分数为1～2%的乙酸溶液中，配制成质量百分数为1～3% 的壳聚糖溶液;
(2)取1～3g的腐植酸钠，溶于200～600mL去离子水中，超声10～20min，过滤去除不 溶物，配制成重量百分数为1～3%的腐植酸钠溶液;
(3)将步骤(1)所得溶液与步骤(2)所得溶液混合，室温下磁力搅拌48h;
(4)将摩尔比为2：(1～1.5)的FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶于去离子水中，得到的Fe2+和Fe3+混合溶液加入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴锅中，水浴温度85～90℃，在转速1000～ 1200转/分钟条件下，向三口烧瓶中迅速加入氨水(25～28%)调节pH为9～11，继续搅拌 30～60min，得到的溶液冷却至室温，磁铁分离沉淀物，清洗、定容后，得到浓度为4.2g/L的 Fe3O4溶液;
(5)将步骤(3)所得的壳聚糖/腐植酸复合物溶液与步骤(4)所得的Fe3O4溶液按质量 比(0.75～1)：1混合，40℃搅拌30min，加入体积百分比为5%的戊二醛溶液，戊二醛溶液： 壳聚糖/腐植酸复合物(体积：质量)为(12～17)：1，继续搅拌1h，加入1mol/L的NaOH调 节pH为9～10，继续反应2～4h，所得产物经冷却，分离、洗涤后，40～50℃烘干、研磨、过 100目筛，即得到壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂。
上述技术方案中，所述废水中铅离子的浓度优选控制在10～200mg/L(最优选为 50mg/L～150mg/L)。
上述技术方案中，所述含重金属离子的溶液中吸附剂的用量优选为1～2g/L。
上述技术方案中，所述吸附反应的pH值优选为1～7(最优选为2～6)。
上述技术方案中，所述吸附反应温度优选为10～50℃(最优选为15～45℃)。
上述技术方案中，所述吸附反应时间优选为1～24h。
上述技术方案中，所述恒温振荡器转速优选为100～200转/分钟。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.本发明中壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂吸附位点多、吸附容量大，对废水中铅有 明显的去除效果。
2.本发明中壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂，主要原材料壳聚糖、腐植酸来源广泛， 容易获得，价格低廉，环境相容，易于降解，无二次污染。
3.本发明中壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂制备过程简单，操作容易，条件容易实现， 能够有效实现工业化生产。
4.本发明中壳聚糖/腐植酸修饰的磁性吸附剂具有磁性，反应结束后易于分离回收，环 境友好，为废水中重金属污染的治理提供了新的途径。