一種處理水中重金屬鎘污染的方法
【專利摘要】本發明涉及水中重金屬鎘污染的處理技術。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點，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鎘污染的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種脫除水溶液中重金屬鎘離子的方法，屬于污染修復領域。
【背景技術】
[0002]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。
[0003]鎘是環境中有害的重金屬元素，被認為是與Hg、Cr、Pb并列的四種主要污染物質之一。過量的鎘不僅會影響植物的正常生長發育，使農作物產量降低，還易累積于植物的可食部位，使農產品質量下降.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，阻礙必需元素的吸收.同時，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的酶系統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蓄積，對人體健康造成威脅。重金屬在土壤中的存在形態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境中的總量有關，而且還與其在環境中的賦存形態有關，鎘在生態系統中的遷移、轉化及其毒性直接與其在環境中的賦存形態密切相關。與此同時，鎘長期殘留于環境中，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。因此研究重金屬鎘的吸附和解吸特性，對重金屬污染的防治與修復具有重要意義。
[0004]本發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。
【發明內容】
[0006]本發明的目 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過濾后引入反應器，調節溶液PH在2~8；
(2)調節溶液溫度處于2~60°C;
(3)調節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)控制吸附時間在5~120min；
(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鎘濃度；
【權利要求】
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過濾后引入反應器，調節溶液PH在21 ； 調節溶液溫度處于2~60°C ； 調節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 ； 控制吸附時間在5~120 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鎘濃度；
2.如權利要求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25~6O °(: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24~72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