一種處理水中重金屬鎘污染的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及水中重金屬鎘污染的處理技術(shù)。本發(fā)明利用螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料具有均一有序的孔道、可調(diào)節(jié)的孔徑、較大的比表面積以及良好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，將其投入到含重金屬鎘的水溶液中，利用螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料選擇性吸附水溶液中的重金屬鎘，分離吸附有重金屬鎘的吸附材料即可脫除水溶液中的重金屬鎘。本發(fā)明具有工藝簡單、去除效率高、成本低、安全性好、不引起二次污染等優(yōu)點(diǎn)，對清除水中的重金屬鎘具有重要意義，在污水處理、凈化飲用水等資源環(huán)境領(lǐng)域有很廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種處理水中重金屬鎘污染的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種脫除水溶液中重金屬鎘離子的方法，屬于污染修復(fù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬廢水處理技術(shù)主要有化學(xué)法、離子交換法、生物法和吸附法等。因吸附材料比表面積大，吸附能力強(qiáng)，適合處理水量大、含多種重金屬離子的低濃度廢水等優(yōu)點(diǎn)，吸附法一直受到人們的廣泛關(guān)注。螯合樹脂作為一種新型的功能高分子材料，具有吸附容量大、吸附選擇性好、種類多等優(yōu)點(diǎn)，是一類極具應(yīng)用前景的吸附分離材料。學(xué)者們可以通過改變其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的方法制備出新的螯合樹脂，使其在吸附分離方向展現(xiàn)出了廣闊的研究前景。其中含N、S元素的螯合樹脂對水溶液中貴重金屬離子具有較高的吸附容量和較好的吸附選擇性。介孔氧化硅材料具有均一有序的孔道、可調(diào)節(jié)的孔徑、較大的比表面積以及良好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在催化領(lǐng)域的應(yīng)用取得了顯著的成果，而其在吸附分離中的應(yīng)用也展現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。
[0003]鎘是環(huán)境中有害的重金屬元素，被認(rèn)為是與Hg、Cr、Pb并列的四種主要污染物質(zhì)之一。過量的鎘不僅會影響植物的正常生長發(fā)育，使農(nóng)作物產(chǎn)量降低，還易累積于植物的可食部位，使農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降.如有研究表明鎘脅迫可以抑制水稻幼株的生長，降低株高、根長和根系活力，減少根數(shù)，阻礙必需元素的吸收.同時(shí)，鎘還可以通過影響游離氨基酸、可溶性蛋白含量以及植物體內(nèi)的酶系統(tǒng)而擾亂植物的各種生理生化代謝過程。鎘被植物吸收后，可通過食物鏈在人體內(nèi)蓄積，對人體健康造成威脅。重金屬在土壤中的存在形態(tài)直接影響其在土壤中的遷移和生物有效性。就鎘而言，其毒性大小不僅與其在環(huán)境中的總量有關(guān)，而且還與其在環(huán)境中的賦存形態(tài)有關(guān)，鎘在生態(tài)系統(tǒng)中的遷移、轉(zhuǎn)化及其毒性直接與其在環(huán)境中的賦存形態(tài)密切相關(guān)。與此同時(shí)，鎘長期殘留于環(huán)境中，通過地球化學(xué)過程污染地下水，通過生物地球化學(xué)過程污染整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，特別是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，通過食物鏈危害動物與人類的健康。因此研究重金屬鎘的吸附和解吸特性，對重金屬污染的防治與修復(fù)具有重要意義。
[0004]本發(fā)明利用螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料對重金屬鎘良好的吸附性和其本身的沉淀效果，從含重金屬鎘水溶液中脫除重金屬鎘離子。螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料經(jīng)水熱合成技術(shù)而制備，得到干燥的、耐運(yùn)輸、易保藏的固體。投入到含一定濃度重金屬鎘離子的溶液，控制工藝條件脫除重金屬重金屬鎘，為含重金屬鎘污水處理提供一種方法。
[0005]目前未見采用螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料脫除水溶液中重金屬鎘離子的專利方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目 的在于有效脫除水溶液中重金屬鎘離子。
[0007]基于上述問題，本發(fā)明提供了一種處理水溶液中重金屬鎘離子的方法，其特征在于螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料的制備以及脫除水溶液中重金屬鎘離子的方法，其步驟是:
(1)含重金屬鎘的溶液經(jīng)過濾后引入反應(yīng)器，調(diào)節(jié)溶液PH在2~8；
(2)調(diào)節(jié)溶液溫度處于2~60°C;
(3)調(diào)節(jié)含重金屬鎘的溶液中重金屬鎘濃度為〈1000mg/L，
(4)將合成的螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料MFT/S15-x-y(其中X為有機(jī)物與無機(jī)物的摩爾比，y為有機(jī)物中三聚氰胺與硫脲的摩爾比，有機(jī)物與無機(jī)物的摩爾比為1:1~20:1,三聚氰胺與硫脲的摩爾比為10:1~1:10)以一定比例投入到過濾后的含重金屬鎘溶液中，保持固液比在0.1~10g/L ；
(5)引入攪拌震蕩器，控制速率在O~250rpm；
(6)控制吸附時(shí)間在5~120min；
(7)反應(yīng)后的液體經(jīng)過固液分離器分離后導(dǎo)入其他反應(yīng)器中；
(8)取經(jīng)固液分離器分離后的液體，石墨爐原子吸收分光光度法分析水溶液中殘余的重金屬鎘濃度；
【權(quán)利要求】
1.一種處理水中重金屬鎘污染的方法，其特征在于螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料的制備以及脫除水溶液中重金屬鎘的方法，其步驟是: 含重金屬鎘的溶液經(jīng)過濾后引入反應(yīng)器，調(diào)節(jié)溶液PH在21 ； 調(diào)節(jié)溶液溫度處于2~60°C ； 調(diào)節(jié)含重金屬鎘的溶液中重金屬鎘濃度為〈1000 mg/L, 將合成的螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料MFT/S15-x-y，其中x為有機(jī)物與無機(jī)物的摩爾比，I為有機(jī)物中三聚氰胺與硫脲的摩爾比，有機(jī)物與無機(jī)物的摩爾比為1:1~20:1，三聚氰胺與硫脲的摩爾比為10:1~1:10，以一定比例投入到過濾后的含重金屬鎘溶液中，保持固液比在0.1~10 g/L； 引入攪拌震蕩器，控制速率在0-250 rpm ； 控制吸附時(shí)間在5~120 min ； 反應(yīng)后的液體經(jīng)過固液分離器分離后導(dǎo)入其他反應(yīng)器中； 取經(jīng)固液分離器分離后的液體，石墨爐原子吸收分光光度法分析水溶液中殘余的重金屬鎘濃度；

2.如權(quán)利要求1所述處理水中重金屬鎘污染的方法，其特征在于所述螯合樹脂修飾的介孔氧化娃材料MFT/S15-X_y的制備方法包括如下步驟: 合成液A的制備:取適量37 wt.%的甲醛水溶液和適量的去離子水，用氫氧化鈉(0.lmol/L)溶液調(diào)整上述溶液pH值至6.5-9.5，之后加入一定量的三聚氰胺和硫脲，于30~80 0C下攪拌5~24小時(shí)形成溶液A ； 合成液B的制備:取適量P123加入燒杯中，再加入適量(4 mol/L)HCl溶液和去離子水，在25~6O °(:下攪拌使P123完全溶解，然后加入適量正硅酸乙酯，攪拌:Tl2 h，形成溶液B ； 將溶液A與溶液B以摩爾比1:1~20:1混和，在30~80 °C下繼續(xù)攪拌12~24 h后，再于30~80 0C下陳化48小時(shí)。
3.將得到的白色沉淀過濾，洗漆，然后干燥，用乙醇索氏抽提24~72小時(shí)，即得螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料； MFT/S15-x-y，其中x為有機(jī)物與無機(jī)物的摩爾比，y為有機(jī)物中三聚氰胺與硫脲的摩爾比。
4.有機(jī)物與無機(jī)物的摩爾比為1:1~20:1，三聚氰胺與硫脲的摩爾比為10:1~1:10。
5.如權(quán)利要求1所述的處理水溶液中重金屬鎘的方法，其特征在于溶液溫度為2飛O°C，pH范圍為2~8，吸附過程振蕩頻率為0~250r/min，被處理液重金屬鎘離子濃度為0~lOOOmg/L,加入螯合樹脂修飾的介孔氧化娃材料量為0.1"?0 g/L,處理時(shí)間為5~120 min,然后分離吸附有重金屬鎘離子的螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料。
【文檔編號】C02F1/62GK103964536SQ201410155221
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】陶亮, 喻寧亞 申請人:湖南師范大學(xué), 廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所