的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于沼液中重金屬鉛離子的去除領(lǐng)域，具體涉及一種利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb2+的方法。具體包括以下步驟：1）鉛離子印跡膜的制備：以二苯并18-冠醚-6為致孔劑，以Pb(NO3)2為模板分子，制得孔徑與鉛離子直徑相當(dāng)?shù)碾x子印跡膜；2）沼液的預(yù)處理：將畜禽污染物厭氧消化制取沼氣后殘余的沼液經(jīng)石英砂過濾、混纖濾膜過濾，去除沼液中的懸浮物，制得預(yù)處理后的沼液；3）鉛離子的去除：將預(yù)處理后的沼液，通過鉛離子印跡膜的“篩分”和“溶解擴(kuò)散”作用，沼液中鉛離子能選擇性地透過印跡膜進(jìn)入透過液，與沼液分離。本發(fā)明提供的工藝簡單、投資少、效果好，易為養(yǎng)殖企業(yè)所接受，促進(jìn)了沼液的安全性資源化利用的發(fā)展。
【專利說明】-種利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb2+的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于沼液中重金屬的去除領(lǐng)域，具體涉及一種利用鉛離子印跡膜分離富集 沼液中Pb2+的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)國家統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)顯示，2012年全國生豬養(yǎng)殖總量已超過4. 8億頭，每年的畜 禽養(yǎng)殖污物排放量超6億噸。畜禽糞便中重金屬含量與飼料中重金屬含量有密切關(guān)系，規(guī) ?；B(yǎng)殖過程中，為了防止畜禽疾病、促進(jìn)畜禽生長和提高飼料利用率，在飼料添加劑中使 用大量銅、鐵、鋅、錳、硒、碘、砷等中微量元素。這些中微量金屬大部分隨著畜禽排泄物排 出，造成畜禽養(yǎng)殖污物中含有大量的重金屬類物質(zhì)，如Cu、Zn、Pb、CcU Cr、As、Hg等。即使 畜禽污染物經(jīng)厭氧消化處理后，這些重金屬類物質(zhì)大部分仍以離子狀態(tài)游離于沼渣和沼液 中，并隨著沼渣和沼液的資源化利用轉(zhuǎn)移于土壤環(huán)境中，在土壤或植物體內(nèi)形成重金屬富 集現(xiàn)象，進(jìn)而造成環(huán)境二次污染，甚至危害食品安全和人類健康。湖北大學(xué)葉晶等研究了沼 液灌溉對萵苣重金屬含量及產(chǎn)量的影響，研究表明，蔬菜可食用部分中的銅（Cu)、鋅（Zn) 、鎘（Cd)等含量均在國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，而鉛（Pb)的含量超出了國家食品衛(wèi)生標(biāo) 準(zhǔn)。鉛是重金屬污染中毒性較大的一種，一但進(jìn)入人體很難排除，直接傷害人的腦細(xì)胞，特 別是胎兒的神經(jīng)板，可造成先天大腦溝回淺，智力低下；對老年人造成癡呆、腦死亡等。因 此研究沼液中重金屬Pb的去除技術(shù)是保證沼液得以資源化安全利用，迫切需要解決的關(guān) 鍵問題。
[0003] 安全處置沼液的問題已成為制約沼氣工程建設(shè)的重要因素，特別是沼液中重金屬 的污染問題。目前采用吸附劑法去除厭氧消化液中重金屬的工藝較多，如CN201310069234 公開了一種去除沼液中重金屬的工藝及設(shè)備，它是應(yīng)用天然粘土礦物粉末制成的重金屬吸 附劑、粘土基陶粒填料、改性沸石填料對沼液中存在的重金屬進(jìn)行三級吸附凈化。該處理 方法雖然具有較好的處理效果，但工藝復(fù)雜，易產(chǎn)生大量的廢渣，造成二次污染，而且處理 的重金屬不能再生利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用鉛離子印跡膜分離富集沼 液中Pb2+的方法。該方法能選擇性地去除沼液中的鉛離子，而且去除率高達(dá)100% ;整個工 藝簡單、投資少、效果好，易于大量推廣應(yīng)用，具備顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb2+的方法，包括以下步驟： 1) 鉛離子印跡膜的制備； 2) 沼液的預(yù)處理：將畜禽污染物厭氧消化制取沼氣后殘余的沼液經(jīng)石英砂過濾、混纖 濾膜過濾，去除沼液中的懸浮物，制得預(yù)處理后的沼液；沼液經(jīng)石英砂過濾，主要是去除50 μ m以上的大顆粒物質(zhì)，混纖濾膜過濾主要是對膜系統(tǒng)的運(yùn)行起到保障作用； 3)鉛離子的去除：將預(yù)處理后的沼液，通過鉛離子印跡膜分離裝置，沼液中Pb2+在鉛離 子印跡膜的"篩分"和"溶解擴(kuò)散"作用下進(jìn)入透過液，與沼液分離。
[0006] 步驟1)所述的鉛離子印跡膜的制備方法為：以二苯并18-冠醚-6為致孔劑，以 Pb (NO3)2為模板分子，以羧甲基纖維素鈉為基材，制得鉛離子印跡膜；采用二苯并18-冠 醚-6改性羧甲基纖維素鈉制備而得的鉛離子印跡膜其孔徑與沼液中Pb 2+的直徑大小相當(dāng)， 其孔穴孔徑為〇· 260-0. 340 nm。
[0007] 步驟2)所述的混纖濾膜的孔徑為0.45 μ m。
[0008] 步驟3)中沼液通過鉛離子印跡膜的流量為I. 0~4. 0 BV · IT1 (常溫)。
[0009] 步驟3)中鉛離子印跡膜分離裝置的示意圖如附圖1所示。
[0010] 鉛離子印跡膜能重復(fù)清洗循環(huán)應(yīng)用。
[0011] 所述的鉛離子印跡膜的清洗循環(huán)應(yīng)用具體為：清洗頻率為每2h處理完兩批樣品 后清洗一次，沖洗的壓力控制在〇. 5 MPa，沖洗的時間為10分鐘；每個月進(jìn)行一次化學(xué)清 洗，清洗試劑為：〇· 5% 檸檬酸 +0· 2% NaEDTA、400 mg · Γ1 NaOH 和 200 mg · Γ1 NaCIO。
[0012] 本發(fā)明的有益效果在于： 1、 本發(fā)明采用天然高分子材料羧甲基纖維素鈉作為鉛離子印跡膜的基材，加入二苯并 18-冠醚-6進(jìn)行改性，使得制備的鉛離子印跡膜的分離性能明顯優(yōu)于納濾、超濾和微濾膜， 沼液中鉛離子的去除率高達(dá)100% ;具有過程滲透壓低、無需外加壓力、省能等優(yōu)點(diǎn)； 2、 本發(fā)明的整套工藝操作簡單、成本低、效果好，易為養(yǎng)殖企業(yè)所接受；裝置設(shè)計(jì)簡單， 大部分利用重力自流模式，運(yùn)行電費(fèi)低，易于維護(hù)；可24h連續(xù)運(yùn)行，無需人看管，節(jié)省了人 力成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為鉛離子印跡膜分離裝置的示意圖； 圖2為鉛離子印跡膜的掃描電鏡圖：(a)非離子印跡膜；(b)鉛離子印跡膜（放大 1000) ; (c)鉛離子印跡膜（放大100000); 圖3為畜禽沼液滲透時鉛離子滲透通量隨時間的變化關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 本發(fā)明用下列實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí) 施例。
[0015] 下述實(shí)施例所用的畜禽沼液分別取自福建仁鋒種豬養(yǎng)殖場(養(yǎng)殖場1)、平潭騰飛 養(yǎng)殖場(養(yǎng)殖場2)和福建（閩侯）泉頭生態(tài)畜牧養(yǎng)殖基地(養(yǎng)殖場3)三家養(yǎng)殖場，對其厭 氧消化液進(jìn)行預(yù)處理，采用濕法消解樣品：濃HN0 3:H202:HC104 =1:1:1:0.4制樣后利用原 子發(fā)射光譜儀參照GB/T7475-1987方法分別測定沼液中的重金屬鉛含量如表1所示。
[0016] 表1各養(yǎng)殖場厭氧消化液原液重金屬鉛含量

【權(quán)利要求】
1. 一種利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb2+的方法，其特征在于：包括以下步驟： 1) 鉛離子印跡膜的制備； 2) 沼液的預(yù)處理：將畜禽污染物厭氧消化制取沼氣后殘余的沼液經(jīng)石英砂過濾、混纖 濾膜過濾，去除沼液中的懸浮物，制得預(yù)處理后的沼液； 3) 鉛離子的去除：將預(yù)處理后的沼液，通過鉛離子印跡膜，沼液中鉛離子進(jìn)入透過液， 與沼液分離，制得去除鉛離子的沼液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb2+的方法，其特征在于： 步驟1)所述的鉛離子印跡膜的制備方法為：以二苯并18-冠醚-6為致孔劑，以Pb(N03)2為 模板分子，以羧甲基纖維素鈉為基材，制得鉛離子印跡膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb2+的方法，其特征在于： 步驟1)所制得的鉛離子印跡膜的孔穴孔徑為0. 260 nm-O. 340 nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb2+的方法，其特征在于： 步驟2)所述的混纖濾膜的孔徑為0.45 ym。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb2+的方法，其特征在于： 步驟3)中沼液通過鉛離子印跡膜的流量為1. 0~4. 0 BV ? h'常溫。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb2+的方法，其特征在于： 步驟3)中的鉛離子印跡膜能重復(fù)清洗循環(huán)應(yīng)用。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb2+的方法，其特征在于： 所述的鉛離子印跡膜的清洗循環(huán)應(yīng)用具體為：清洗頻率為每2h處理完兩批樣品后清洗一 次，沖洗的壓力控制在〇. 5 MPa，沖洗的時間為10分鐘；每個月進(jìn)行一次化學(xué)清洗，清洗試 劑為：0? 5% 檸檬酸 +0? 2% NaEDTA、400 mg ? I71 NaOH 和 200 mg ? I71 NaCIO。
【文檔編號】C02F1/44GK104495985SQ201410782113
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】陳彪, 肖艷春, 黃婧, 魏云華, 林香信 申請人:福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所