一種改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于水體系中去除微量汞的吸附劑。該吸附劑采用聚乙烯醇與殼聚糖混合作為基體，并且在基體表面沉積溴化物以及二氧化鈦進(jìn)行改性得到，它不僅能保證吸附劑具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等物理與力學(xué)性能，而且它能顯著提高其對(duì)汞離子的吸附性能，尤其是在微/痕量汞離子環(huán)境下對(duì)汞離子的有效吸收性能，并且該吸附劑的制備方法簡(jiǎn)便易行，合成效率高，應(yīng)用范圍廣泛。
【專利說明】一種改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于水體系中去除微量汞的改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑。
【背景技術(shù)】
[0002]汞是毒性很大的重金屬，如不妥善處理，會(huì)給水生動(dòng)物以及人類的健康造成很大的危害，因此國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)(GB15581-95)對(duì)汞排放有嚴(yán)格的要求，同時(shí)汞污染也已日益受到國際社會(huì)的高度重視，國際汞公約也對(duì)汞的使用與排放有更嚴(yán)格的約束。
[0003]傳統(tǒng)的含汞廢水的處理方法主要有化學(xué)沉淀法、金屬還原法、吸附法、離子交換法、膜分離法、微生物法等。
[0004]化學(xué)沉淀法是應(yīng)用較普遍的一種含汞廢水的處理方法，該法具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。常見的沉淀劑為石灰、硫化物、聚合硫酸鐵、碳酸鹽，以及它們的混合物?；瘜W(xué)沉淀法易于快速去除大量的汞金屬離子，但由于受沉淀劑和環(huán)境條件的影響，出水濃度往往達(dá)不到排放要求，因此還需進(jìn)一步處理，產(chǎn)生的沉淀物必須很好的處理處置，否則會(huì)造成二次污染。
[0005]離子交換法處理含汞廢水，凈化程度高，無二次污染，但該法受廢水中雜質(zhì)的影響以及交換劑品種、產(chǎn)量和成本的限制。
[0006]電滲析是膜分離技術(shù)的一種，它是在直流電場(chǎng)作用下，以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來，從而實(shí)現(xiàn)溶液的淡化、濃縮、精制或純化的目的。
[0007]吸附法是利用多孔性的固體物質(zhì)，使水中的一種或多種物質(zhì)被吸附在固體表面而除去的方法。可用于處理含汞廢水的吸附劑有:活性炭、風(fēng)化煤、磺化煤、高爐礦渣、沸石、殼聚糖、硅藻土、改良纖維、活性氧化鋁、蛋殼等。吸附法具有去除率高、設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。吸附劑處理含汞廢水的控制條件比較多，如吸附劑的粒度、吸附劑的添加量、廢水的成分、廢水的含鉻濃度、PH值、吸附時(shí)間等。因此，仍然需要開發(fā)高效、成本低廉和使用方便的吸附劑材料體系及其制備技術(shù)。
[0008]目前，采用改性聚乙烯醇-殼聚糖微球作為除汞吸附劑在國內(nèi)外還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種制備工藝簡(jiǎn)單、無二次污染、除汞能力強(qiáng)的改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑。
[0010]本發(fā)明提供的改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑，由下述方法制備獲得:
[0011](I)配制質(zhì)量比為5?10%的殼聚糖乙酸溶液，以及質(zhì)量比為5?10%的聚乙烯醇水溶液，然后將上述兩種溶液按殼聚糖:聚乙烯醇=I: 1-2的質(zhì)量比混合在一起攪勻，然后在攪拌狀態(tài)下加入表面活性劑，再攪拌約l_2h，升溫至60-80°C，繼續(xù)反應(yīng)4-8小時(shí)，降低攪拌速度，加入溶液重量5?10%的20%戊二醛水溶液，反應(yīng)3?12小時(shí)，經(jīng)過濾、洗滌，制備得聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體；
[0012](2)將可溶性溴鹽配制成0.5-lmol/L的水溶液作為改性劑，對(duì)步驟(I)得到的聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體進(jìn)行浸潰，其中改性劑與基體的質(zhì)量比為10-20:100，浸潰時(shí)間為12-24h，然后在100-120°C下干燥，得到中間成品；
[0013](3)將納米二氧化鈦溶于乙醇中形成懸浮溶液，將步驟(2)得到的中間成品浸潰于納米二氧化鈦懸浮溶液中，其中二氧化鈦與中間成品的質(zhì)量比為5-20:100，攪拌12-18h，然后在100-120°C下烘干固化5-10h，得到改性聚乙烯醇-殼聚糖微球作為除汞吸附劑。
[0014]更進(jìn)一步的，所述的表面活性劑為非離子型表面活性劑，優(yōu)選為吐溫80。
[0015]更進(jìn)一步的,所述的表面活性劑的加入量為混合溶液質(zhì)量的10-15%。
[0016]更進(jìn)一步的，所述的可溶性溴鹽為溴化鉀或溴化鈉。
[0017]更進(jìn)一步的，所述的二氧化鈦的晶型為銳鈦礦型與金紅石型的混合物，其重量比為 1:1。
[0018]本發(fā)明提出的改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑，它不僅能保證吸附劑具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等物理與力學(xué)性能，而且它能顯著提高其對(duì)汞離子的吸附性能，尤其是在微/痕量汞離子環(huán)境下對(duì)汞離子的有效吸收性能，并且該吸附劑的制備方法簡(jiǎn)便易行，合成效率高，應(yīng)用范圍廣泛。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)該吸附劑采用聚乙烯醇與殼聚糖混合作為基體，并且在基體表面沉積溴化物以及二氧化鈦進(jìn)行改性，嘗試新的基體材料，并利用溴化物與二氧化鈦共同協(xié)同吸附微量汞，取得了很好的吸附效果，顯著提高其對(duì)汞離子的吸附性能，尤其是在微/痕量汞離子環(huán)境下對(duì)汞離子的有效吸收性能，汞的去除率在99%以上；(2)本發(fā)明的制備方法具有工藝簡(jiǎn)便、生產(chǎn)效率高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于濃度范圍更廣泛的含汞廢水的處理領(lǐng)域。
[0020]本發(fā)明所制備的改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑吸附汞離子吸附容量和去除率，采用靜態(tài)吸附法檢測(cè)，步驟如下:
[0021]室溫下，稱取0.5g樣品投入IOOml錐形瓶中，該錐形瓶再分別加入25mL不同濃度Co下的萊離子溶液(0.1g/L、0.5g/L、lg/L、5g/L、10g/L、20g/L),調(diào)解pH值為7,在室溫下攪拌吸附45分鐘，過濾，用意大利DMA-80測(cè)汞儀測(cè)出稀釋測(cè)定液中Hg2+的濃度Cl。根據(jù)式
(I)和(2)分別計(jì)算吸附劑的吸附容量Q (mg/g)和去除率q (%)0
[0022]Q = (Co-Cl) *25/0.5 (I)
[0023]q = (Co-Cl) *100% /Co (2)
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0025]實(shí)施例1
[0026]配制質(zhì)量比為5%的殼聚糖乙酸溶液，以及質(zhì)量比為5%的聚乙烯醇水溶液，然后將上述兩種溶液按殼聚糖:聚乙烯醇=I: I的質(zhì)量比混合在一起攪勻，然后在攪拌狀態(tài)下加入吐溫80，加入量為混合溶液質(zhì)量的10%，再攪拌約lh，升溫至60°C，繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí)，降低攪拌速度，加入溶液重量5%的20%戊二醛水溶液，反應(yīng)3小時(shí)，經(jīng)過濾、洗滌，制備得聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體；[0027](2)將溴化鉀配制成lmol/L的水溶液作為改性劑，對(duì)步驟(I)得到的聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體進(jìn)行浸潰，其中改性劑與基體的質(zhì)量比為10:100，浸潰時(shí)間為12h，然后在100°C下干燥，得到中間成品；
[0028](3)將納米二氧化鈦溶于乙醇中形成懸浮溶液，將步驟(2)得到的中間成品浸潰于納米二氧化鈦懸浮溶液中，其中二氧化鈦與中間成品的質(zhì)量比為5:100，攪拌12h，然后在100°C下烘干固化10h，得到改性聚乙烯醇-殼聚糖微球作為除汞吸附劑。
[0029]經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測(cè)，該吸附劑對(duì)25mL初始濃度為0.lg/L的硝酸汞吸附45分鐘，測(cè)得其殘余汞離子濃度分別為1.0mg/L，其吸附容量分別為4.95mgHg/g吸附劑，去除率分別為99.0%。
[0030]經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測(cè)，該吸附劑對(duì)25mL初始濃度為20g/L的硝酸汞吸附45分鐘，測(cè)得其殘余汞離子濃度分別為180.0mg/L，其吸附容量分別為991.0mgHg/g吸附劑，去除率分別為 99.1!%。
[0031]實(shí)施例2
[0032](I)配制質(zhì)量比為10%的殼聚糖乙酸溶液，以及質(zhì)量比為10%的聚乙烯醇水溶液，然后將上述兩種溶液按殼聚糖:聚乙烯醇=I: 2的質(zhì)量比混合在一起攪勻，然后在攪拌狀態(tài)下加入吐溫80，加入量為混合溶液質(zhì)量的15%，再攪拌約2h，升溫至80°C，繼續(xù)反應(yīng)6小時(shí)，降低攪拌速度，加入溶液重量8%的20%戊二醛水溶液，反應(yīng)6小時(shí)，經(jīng)過濾、洗滌，制備得聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體；
[0033](2)將溴化鈉配制成0.5mol/L的水溶液作為改性劑，對(duì)步驟(I)得到的聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體進(jìn)行浸潰，其中改性劑與基體的質(zhì)量比為20:100，浸潰時(shí)間為15h，然后在120°C下干燥，得到中間成品；
[0034](3)將納米二氧化鈦溶`于乙醇中形成懸浮溶液，二氧化鈦的晶型為銳鈦礦型與金紅石型的混合物，其重量比為1:1，將步驟(2)得到的中間成品浸潰于納米二氧化鈦懸浮溶液中，其中二氧化鈦與中間成品的質(zhì)量比為10:100，攪拌15h，然后在120°C下烘干固化8h，得到改性聚乙烯醇-殼聚糖微球作為除汞吸附劑。
[0035]經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測(cè)，該吸附劑對(duì)25mL初始濃度為0.lg/L的硝酸汞吸附45分鐘，測(cè)得其殘余汞離子濃度分別為0.70mg/L，其吸附容量分別為4.97mgHg/g吸附劑，去除率分別為 99.3!%。
[0036]經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測(cè)，該吸附劑對(duì)25mL初始濃度為20g/L的硝酸汞吸附45分鐘，測(cè)得其殘余汞離子濃度分別為150.0mg/L，其吸附容量分別為992.5mgHg/g吸附劑，去除率分別為 99.3!%。
【權(quán)利要求】
1.一種改性聚乙烯醇-殼聚糖微球除汞吸附劑，由下述方法制備獲得: (1)配制質(zhì)量比為5?10%的殼聚糖乙酸溶液，以及質(zhì)量比為5?10%的聚乙烯醇水溶液，然后將上述兩種溶液按殼聚糖:聚乙烯醇=I: 1-2的質(zhì)量比混合在一起攪勻，然后在攪拌狀態(tài)下加入表面活性劑，再攪拌約l_2h，升溫至60-80°C，繼續(xù)反應(yīng)4-8小時(shí)，降低攪拌速度，加入溶液重量5?10%的20%戊二醛水溶液，反應(yīng)3?12小時(shí)，經(jīng)過濾、洗滌，制備得聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體； (2)將可溶性溴鹽配制成0.5-lmol/L的水溶液作為改性劑，對(duì)步驟(I)得到的聚乙烯醇-殼聚糖微球吸附劑基體進(jìn)行浸潰，其中改性劑與基體的質(zhì)量比為10-20:100，浸潰時(shí)間為12-24h，然后在100-120°C下干燥，得到中間成品； (3)將納米二氧化鈦溶于乙醇中形成懸浮溶液，將步驟(2)得到的中間成品浸潰于納米二氧化鈦懸浮溶液中，其中二氧化鈦與中間成品的質(zhì)量比為5-20:100，攪拌12-18h，然后在100-120°C下烘干固化5-10h，得到改性聚乙烯醇-殼聚糖微球作為除汞吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除汞吸附劑，其特征在于所述的表面活性劑為非離子型表面活性劑，優(yōu)選為吐溫80。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除汞吸附劑，其特征在于所述的表面活性劑的加入量為混合溶液質(zhì)量的10-15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除汞吸附劑，其特征在于所述的可溶性溴鹽為溴化鉀或溴化鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除汞吸附劑，其特征在于所述的二氧化鈦的晶型為銳鈦礦型與金紅石型的混合物，其重量比為1:1。
【文檔編號(hào)】C02F1/64GK103447010SQ201310465468
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】毛秀惠 申請(qǐng)人:慈溪市科創(chuàng)電子科技有限公司