一種高效的重金屬捕捉劑及其製備方法與流程
2023-05-26 23:57:21 1
本發明涉及重金屬治理領域,具體是一種高效的重金屬捕捉劑。
背景技術:
當今人類社會對重金屬資源需求量迅速增長,在生產、加工和使用過程中產生大量含重金屬及其化合物的廢棄物,造成嚴重的重金屬汙染,嚴重影響生態系統的結構、功能和資源的利用。尤其是冶煉、化工、電子、汽車、採礦、電鍍和輕工等行業因大量使用各類重金屬和重金屬化合物而排放大量含重金屬離子的廢水。這些含有重金屬的工業廢水會對地表水和地下水造成嚴重的汙染,並且在環境中不能生物降解,容易蓄積,且很易通過根系進入植物體而被土壤作物吸收,抑制作物生長發育,促進旱衰,降低產量,並進一步通過食物鏈的傳遞和富集進入人體,導致癌變、畸型等,嚴重危害人體健康。
目前重金屬離子廢水的處理方法主要有氧化還原法、離子交換法、電解法、反滲透法、氣浮法、化學沉澱法、吸附法等。這些處理方法在淨化效率及經濟效益方面都存在一些問題,存在去除不徹底、費用昂貴、產生有毒汙泥或其他廢料等缺點。隨著重金屬離子汙水處理技術的不斷發展,國內外相繼開發出了各種重金屬離子捕捉劑,重金屬離子捕捉劑由於具有和重金屬離子很強結合力的基團,能有效去除汙水中的重金屬離子,且不受重金屬離子種類和絡合劑的影響,己成為重金屬離子廢水汙染治理領域研究的熱點,現有的重金屬捕捉劑難溶於水,造成汙水中的COD、BOD等指標超標,原料價格昂貴等,從而限制了其應用,這就為使用者帶來了困擾。
技術實現要素:
本發明的目的在於提供一種高效的重金屬捕捉劑,以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的,本發明提供如下技術方案:
一種高效的重金屬捕捉劑,由以下原料按照重量份組成:柚子皮4-7份、陽離子澱粉3-8份、酒石酸1.5-4份、甘油15-27份、乙二胺10-14份、羧甲基纖維素鈉4-9份、牛磺酸5-10份、苯醚甲環唑0.03-0.5份、百菌清0.1-1.5份、粉煤灰12-20份、乙酸乙酯15-24份和纖維素14-28份。
作為本發明進一步的方案:纖維素採用甲基纖維素、微晶纖維素和羧甲基纖維素的一種或者幾種的混合物。
作為本發明進一步的方案:牛磺酸採用紫菜中提取的牛磺酸。
所述高效的重金屬捕捉劑的製備方法,具體步驟如下:
步驟一,按照配比稱取上述原料,備用;
步驟二,將甘油和乙二胺混合併且攪拌30-40分鐘,邊攪拌邊緩慢滴加乙酸乙酯,滴加完畢後,在30-40攝氏度下攪拌7-8小時,充分反應,得到第一混合溶液;
步驟三,將百菌清、酒石酸、苯醚甲環唑和粉煤灰中加入總重量5-9倍的去離子水,攪拌均勻,得到第二混合溶液;
步驟四,將柚子皮、陽離子澱粉、羧甲基纖維素鈉和纖維素放入球磨機中並且加入球磨珠,球磨1.5-3小時並且過80-150目篩,得到第一混合物;
步驟五,將第一混合溶液、第二混合溶液和第一混合物混合,在55-65攝氏度下攪拌2-4小時,得到第三混合溶液;
步驟六,將第三混合溶液冷卻至室溫,加入牛磺酸並且在40-48攝氏度下攪拌4-6小時,再用質量分數為35-50%的乙醇溶液洗滌3-4次,在32-40攝氏度下烘乾,即可得到成品。
作為本發明進一步的方案:步驟三中的攪拌溫度為45-56攝氏度,攪拌轉速為90-240rpm。
與現有技術相比,本發明的有益效果是:本發明中原料來源廣泛並且原料價格低廉,製備工藝簡單,適用於大規模的工業化生產;本發明中各組分起協同作用,製成的產品穩定性強,對於含有重金屬離子的汙水處理效果好,重金屬離子捕捉能力強,具有良好的經濟效益和社會效益。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
實施例1
一種高效的重金屬捕捉劑,由以下原料按照重量份組成:柚子皮4份、陽離子澱粉3份、酒石酸1.5份、甘油15份、乙二胺10份、羧甲基纖維素鈉4份、牛磺酸5份、苯醚甲環唑0.05份、百菌清0.1份、粉煤灰12份、乙酸乙酯15份和纖維素14份。纖維素採用甲基纖維素。
所述高效的重金屬捕捉劑的製備方法,具體步驟如下:
步驟一,按照配比稱取上述原料,備用;
步驟二,將甘油和乙二胺混合併且攪拌32分鐘,邊攪拌邊緩慢滴加乙酸乙酯,滴加完畢後,在33攝氏度下攪拌7小時,充分反應,得到第一混合溶液;
步驟三,將百菌清、酒石酸、苯醚甲環唑和粉煤灰中加入總重量6倍的去離子水,攪拌均勻,得到第二混合溶液;
步驟四,將柚子皮、陽離子澱粉、羧甲基纖維素鈉和纖維素放入球磨機中並且加入球磨珠,球磨1.5小時並且過80目篩,得到第一混合物;
步驟五,將第一混合溶液、第二混合溶液和第一混合物混合,在55攝氏度下攪拌2.5小時,得到第三混合溶液;
步驟六,將第三混合溶液冷卻至室溫,加入牛磺酸並且在42攝氏度下攪拌4小時,再用質量分數為35%的乙醇溶液洗滌3次,在32攝氏度下烘乾,即可得到成品。
實施例2
一種高效的重金屬捕捉劑,由以下原料按照重量份組成:柚子皮5.5份、陽離子澱粉5份、酒石酸2份、甘油18份、乙二胺12份、羧甲基纖維素鈉6份、牛磺酸7份、苯醚甲環唑0.16份、百菌清0.7份、粉煤灰15份、乙酸乙酯19份和纖維素18份。牛磺酸採用紫菜中提取的牛磺酸。
所述高效的重金屬捕捉劑的製備方法,具體步驟如下:
步驟一,按照配比稱取上述原料,備用;
步驟二,將甘油和乙二胺混合併且攪拌36分鐘,邊攪拌邊緩慢滴加乙酸乙酯,滴加完畢後,在35攝氏度下攪拌7.5小時,充分反應,得到第一混合溶液;
步驟三,將百菌清、酒石酸、苯醚甲環唑和粉煤灰中加入總重量8倍的去離子水,攪拌溫度為48攝氏度,攪拌轉速為120rpm,攪拌均勻,得到第二混合溶液;
步驟四,將柚子皮、陽離子澱粉、羧甲基纖維素鈉和纖維素放入球磨機中並且加入球磨珠,球磨2.5小時並且過100目篩,得到第一混合物;
步驟五,將第一混合溶液、第二混合溶液和第一混合物混合,在58攝氏度下攪拌3.5小時,得到第三混合溶液;
步驟六,將第三混合溶液冷卻至室溫,加入牛磺酸並且在44攝氏度下攪拌5小時,再用質量分數為40%的乙醇溶液洗滌4次,在36攝氏度下烘乾,即可得到成品。
實施例3
一種高效的重金屬捕捉劑,由以下原料按照重量份組成:柚子皮6份、陽離子澱粉7份、酒石酸3.5份、甘油22份、乙二胺13份、羧甲基纖維素鈉8份、牛磺酸8.5份、苯醚甲環唑0.3份、百菌清1.1份、粉煤灰17份、乙酸乙酯21份和纖維素23份。纖維素採用微晶纖維素。牛磺酸採用紫菜中提取的牛磺酸。
所述高效的重金屬捕捉劑的製備方法,具體步驟如下:
步驟一,按照配比稱取上述原料,備用;
步驟二,將甘油和乙二胺混合併且攪拌37分鐘,邊攪拌邊緩慢滴加乙酸乙酯,滴加完畢後,在35攝氏度下攪拌8小時,充分反應,得到第一混合溶液;
步驟三,將百菌清、酒石酸、苯醚甲環唑和粉煤灰中加入總重量9倍的去離子水,攪拌均勻,得到第二混合溶液;
步驟四,將柚子皮、陽離子澱粉、羧甲基纖維素鈉和纖維素放入球磨機中並且加入球磨珠,球磨3小時並且過120目篩,得到第一混合物;
步驟五,將第一混合溶液、第二混合溶液和第一混合物混合,在62攝氏度下攪拌3.5小時,得到第三混合溶液;
步驟六,將第三混合溶液冷卻至室溫,加入牛磺酸並且在46攝氏度下攪拌5小時,再用質量分數為44%的乙醇溶液洗滌3次,在38攝氏度下烘乾,即可得到成品。
實施例4
一種高效的重金屬捕捉劑,由以下原料按照重量份組成:柚子皮7份、陽離子澱粉8份、酒石酸4份、甘油25份、乙二胺14份、羧甲基纖維素鈉9份、牛磺酸10份、苯醚甲環唑0.45份、百菌清1.4份、粉煤灰19份、乙酸乙酯24份和纖維素26份。纖維素採用甲基纖維素、微晶纖維素和羧甲基纖維素的混合物。牛磺酸採用紫菜中提取的牛磺酸。
所述高效的重金屬捕捉劑的製備方法,具體步驟如下:
步驟一,按照配比稱取上述原料,備用;
步驟二,將甘油和乙二胺混合併且攪拌40分鐘,邊攪拌邊緩慢滴加乙酸乙酯,滴加完畢後,在35攝氏度下攪拌7小時,充分反應,得到第一混合溶液;
步驟三,將百菌清、酒石酸、苯醚甲環唑和粉煤灰中加入總重量9倍的去離子水,攪拌溫度為54攝氏度,攪拌轉速為210rpm,攪拌均勻,得到第二混合溶液;
步驟四,將柚子皮、陽離子澱粉、羧甲基纖維素鈉和纖維素放入球磨機中並且加入球磨珠,球磨3小時並且過140目篩,得到第一混合物;
步驟五,將第一混合溶液、第二混合溶液和第一混合物混合,在65攝氏度下攪拌3.5小時,得到第三混合溶液;
步驟六,將第三混合溶液冷卻至室溫,加入牛磺酸並且在46攝氏度下攪拌5小時,再用質量分數為48%的乙醇溶液洗滌4次,在40攝氏度下烘乾,即可得到成品。
對比例
除不含有百菌清,對比例1的其餘組分和製備方法與實施例3相同。
實驗室模擬重金屬離子汙染廢水,其中含有各種重金屬離子的濃度均為10mg/L。採取等量的本發明製備的實施例1-4的產品、對比例1的產品以及市場上常規的捕捉劑,經攪拌、靜置、過濾後測定廢水中重金屬離子濃度的變化,可得該發明的重金屬捕捉劑對重金屬離子的吸附能力,測定結果見表1。
表1
從表1中可以看出,實施例1-4的產品對於Cu2+、Zn2+、Pb2+、Ni2+、Cr6+和Cr3+的吸附效果優於對比例1的產品和現有產品,使用效果好,生產成本低。
對於本領域技術人員而言,顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節,而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下,能夠以其他的具體形式實現本發明。因此,無論從哪一點來看,均應將實施例看作是示範性的,而且是非限制性的,本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定,因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。
此外,應當理解,雖然本說明書按照實施方式加以描述,但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案,說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見,本領域技術人員應當將說明書作為一個整體,各實施例中的技術方案也可以經適當組合,形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。