一種處理水中重金屬鋅污染的方法
【專利摘要】本發明涉及水中重金屬鋅污染的處理技術。本發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、可調節的孔徑、較大的比表面積以及良好的熱穩定性等優點，將其投入到含重金屬鋅的水溶液中，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鋅，分離吸附有重金屬鋅的吸附材料即可脫除水溶液中的重金屬鋅。本發明具有工藝簡單、去除效率高、成本低、安全性好、可重復使用、不引起二次污染等優點，對清除水中的重金屬鋅具有重要意義，在污水處理、凈化飲用水等資源環境領域有很廣闊的應用前景。
【專利說明】一種處理水中重金屬鋅污染的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種脫除水溶液中重金屬鋅離子的方法，屬于污染修復領域。
【背景技術】
[0002]鋅雖是人體必需微量元素，但超量或與其它有害金屬共存也會給機體帶來危害。重金屬鋅也是植物生長的必需微量營養元素之一，為多種酶活性位點的重要組成成分，在植物正常的生理化學過程中起重要的作用，但由于鋅自身的特殊化學性質，其在土壤環境中容易發生遷移，過量時將對植物生長產生不利影響。含Zn2+廢水主要源于電鍍、采礦、冶煉及化工等行業，Zn2+排入環境將造成土壤和地下水污染，進而對人體健康產生威脅。近年來，由于鉛鋅礦的開采冶煉不斷加劇，以及畜禽糞便和化肥農藥等重金屬面源污染的擴大，農田耕地土壤鋅污染呈現不同程度的加重趨勢。同時，過量的鋅通過地球化學過程污染地下水，通過生物地球化學過程污染整個生態系統，特別是農業生態系統，通過食物鏈危害動物與人類的健康。因此研究鋅的吸附和解吸特性，對重金屬污染的防治與修復具有重要意義。
[0003]重金屬廢水處理技術主要有化學法、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，適合處理水量大、含多種重金屬離子的低濃度廢水等優點，吸附法一直受到人們的廣泛關注。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、種類多等優點，是一類極具應用前景的吸附分離材料。學者們可以通過改變其物理性質和化學性質的方法制備出新的螯合樹脂，使其在吸附分離方向展現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、可調節的孔徑、較大的比表面積以及良好的熱穩定性等優點，在催化領域的應用取得了顯著的成果，而其在吸附分離中的應用也展現出良好的發展前景。
[0004]本發明利用螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料對重金屬鋅良好的吸附性和其本身的沉淀效果，從含重金屬鋅水溶液中脫除重金屬鋅離子。螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料經水熱合成技術而制備，得到干燥的、耐運輸、易保藏的固體。投入到含一定濃度重金屬鋅離子的溶液，控制工藝條件脫除重金屬重金屬鋅，為含重金屬鋅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鋅離子的專利方法。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于有效脫除水溶液中重金屬鋅污染的方法。
[0007]基于上述問題 ，本發明提供了一種處理水中重金屬鋅污染的方法，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鋅的方法，其步驟是:
(1)含重金屬鋅的溶液經過濾后引入反應器，調節溶液PH在2~10；
(2)調節溶液溫度處于2~60°C;(3)調節含重金屬鋅的溶液中重金屬鋅濃度為〈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為有機物與無機物的摩爾比，y為有機物中三聚氰胺與硫脲的摩爾比，有機物與無機物的摩爾比為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鋅溶液中，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)控制脫附時間在5~360min；
(7)反應后的液體經過固液分離器分離后導入其他反應器中；
(8)取經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鋅濃度；
【權利要求】
1.一種處理水中重金屬鋅污染的方法，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鋅的方法，其步驟是: 含重金屬鋅的溶液經過濾后引入反應器，調節溶液PH在2~10 ； 調節溶液溫度處于2飛0°C ； 調節含重金屬鋅的溶液中重金屬鋅濃度為〈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為有機物與無機物的摩爾比，I為有機物中三聚氰胺與硫脲的摩爾比，有機物與無機物的摩爾比為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鋅溶液中，保持固液比在0.10 g/L； 引入攪拌震蕩器，控制速率在0-250 rpm ； 控制脫附時間在5~360 min ； 反應后的液體經過固液分離器分離后導入其他反應器中； 取經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鋅濃度；
計算重金屬鋅脫除率=
2.如權利要求1所述處理水中重金屬鋅污染的方法，其特征在于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飛O °(: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3(T80 °C下繼續攪拌12~24 h后，再于30~80 0C下陳化48小時。
3.將得到的白色沉淀過濾，洗漆，然后干燥，用乙醇索氏抽提272小時，即得螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料； MFT/S15-x-y，其中x為有機物與無機物的摩爾比，y為有機物中三聚氰胺與硫脲的摩爾比。
4.有機物與無機物的摩爾比為1:1~20:1，三聚氰胺與硫脲的摩爾比為10:1~1:10。
5.如權利要求1所述的處理水溶液中重金屬鋅的方法，其特征在于溶液溫度為2飛O°C，pH范圍為2~10，吸附過程振蕩頻率為(T250r/min，被處理液重金屬鋅離子濃度為0-1000mg/L,加入螯合樹脂修飾 的介孔 氧化娃材料量為0.1"?0 g/L,處理時間為5~360 min,然后分離吸附有重金屬鋅離子的螯合樹脂修飾的介孔氧化硅材料。
【文檔編號】C02F1/62GK103964534SQ201410155082
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】陶亮, 喻寧亞 申請人:湖南師范大學, 廣東省生態環境與土壤研究所