申请日2003.09.21
公开(公告)日2005.03.23
IPC分类号C02F1/62; C02F1/28
摘要
本发明属于金属离子处理技术。提出的生产低浓度重金属废水处理剂的工艺方法，其所生产的处理剂对重金属离子尤其是对铬离子、镉离子有较强的选择性和吸附能力，从而将液体中的重金属离子吸附去除，达到水质处理的目的，并根据需要使重金属离子得到回收。本发明的工艺方法主要为：加入原硅胶重量1.5倍的一个当量的酸对原硅胶进行加热酸洗;使溴化钠/溴化钾饱和液反应釜的潮湿空气进入置有硅胶的水蒸汽饱和气中，使硅胶表面生成水分子单层;将水合硅胶与己烷和硅烷偶联剂进行硅烷化反应，得到硅烷化硅胶，将硅烷化硅胶与乙烯亚胺聚合物进行接枝反应，获得本发明的低浓度重金属废水处理剂。
権利要求書
1、一种生产低浓度重金属废水处理剂的工艺方法，本发明的特征是：其 工艺方法包括按以下次序的几个步骤：
将原硅胶加入耐腐蚀的带搅拌的反应釜中，然后从高位计量槽加入硅胶重 量1.5倍以上的一个当量的酸，进行加热煮沸并缓慢搅拌，以免损坏硅胶;在 泡点温度下搅拌酸洗，洗去硅胶的油污和表面附着的金属离子;然后向反应釜 的夹套通冷却水降温，使釜内物料温度降到常温时放出硅胶;放出的硅胶在过 滤洗涤器中，滤去酸液，然后用去离子水对硅胶进行洗涤，当洗涤水显示中性 时停止洗涤，进行硅胶和水的分离，然后对硅胶进行烘干;在硅胶达到恒重时 取出，进入下道工序;
把经酸洗并干燥至恒重的硅胶放进一个水蒸汽饱和器中，启动空气压缩机 使溴化钠/溴化钾饱和液反应釜的潮湿空气进入水蒸汽饱和器中，使硅胶表面 生成水分子单层;到测得水合硅胶的含水率在2.0-5.0%之间，水合完成;
将水合硅胶放入另一个耐腐蚀的带搅拌的反应釜中，经过这个反应釜上方 的己烷高位计量槽和硅烷偶联剂高位计量槽，分别往反应釜中放进相当原硅胶 重量二倍以上的己烷、0.5倍以上的硅烷偶联剂，然后进行缓慢搅拌混合;硅 胶在反应釜中进行常温下的硅烷化反应，反应时间应保证在10个小时以上; 反应完成后进行硅胶和残液的分离，再对硅烷化硅胶进行洗涤;把洗涤过的硅 烷化硅胶进行烘干，到测得硅烷化硅胶的增重率在15-22%之间时即可，此为 硅烷化硅胶;
将硅烷化硅胶加入一个耐腐蚀的带搅拌的反应釜中，然后分别从高位计量 槽向反应釜中加入乙烯亚胺聚合物和去离子水，进行缓慢搅拌混合;当反应温 度降到40℃以下时，再加入相当原硅胶重量0.5-1.5倍的甲醇，加完后向反应 釜夹套内通入热水进行加温并维持反应釜夹套水温为69℃以下缓慢搅拌，到测 得接枝后的硅胶为原硅胶重量的1.5倍以上时，接枝完成;接枝反应结束后， 将接枝硅胶与溶液分离后进行洗涤;其中，乙烯亚胺聚合物的加入量要求至少 与原硅胶重量相等，去离子水加入量要求是原硅胶重量的两倍以上;烘干到测 得含水率在10%以下时出料，获得本发明的低浓度重金属废水处理剂材料。
说明书
生产低浓度重金属废水处理剂的工艺方法
所属技术领域
本发明属于金属离子处理技术，主要涉及的是一种生产低浓度重金属废水 处理剂的工艺方法。
背景技术
本发明所提供处理剂的主要作用涉及对重金属废水的处理，即将废水中的 重金属如铅、镉、汞、铬、铜和废水中存在的其它重金属吸附去除，使废水达 到允许的重金属浓度和总量。还可用于对重金属矿开采的初级回收，城市废水、 工业废水的处理等涉及环境污染和人类身体健康的社会问题。目前对废水的处 理技术方案较多，如：化学药物净化处理、离子交换树脂吸附处理等，但以上 措施对水中的重金属吸附并加以去除的效果不甚理想。
发明内容
本发明的目的即是提出一种生产低浓度重金属废水处理剂的工艺方法，其 所生产的处理剂对重金属离子尤其是对铬离子、镉离子有很强的选择性和吸附 能力，从而将液体中的重金属离子吸附去除，达到水质处理的目的，并根据需 要使重金属离子得到回收。
本发明实现上述目的采取的工艺方法包括按以下次序的几个步骤：
将原硅胶加入耐腐蚀的带搅拌的反应釜中，然后从高位计量槽加入硅胶重 量1.5倍以上的一个当量的酸，进行加热煮沸并缓慢搅拌，以免损坏硅胶;在 泡点温度下搅拌酸洗，洗去硅胶的油污和表面附着的金属离子;然后向反应釜 的夹套通冷却水降温，使釜内物料温度降到常温时放出硅胶;放出的硅胶在过 滤洗涤器中，滤去酸液，然后用去离子水对硅胶进行洗涤，当洗涤水显示中 性时停止洗涤，进行硅胶和水的分离，然后对硅胶进行烘干;在硅胶达到恒重 时取出，进入下道工序。
把经酸洗并干燥至恒重的硅胶放进一个水蒸汽饱和器中，启动空气压缩机 使溴化钠/溴化钾饱和液反应釜的潮湿空气进入水蒸汽饱和器中，使硅胶表面 生成水分子单层;到测得水合硅胶的含水率在2.0-5.0%之间，水合完成。
将水合硅胶放入另一个耐腐蚀的带搅拌的反应釜中，经过这个反应釜上方 的己烷高位计量槽和硅烷偶联剂高位计量槽，分别往反应釜中放进相当原硅胶 重量二倍以上的己烷、0.5倍以上的硅烷偶联剂，然后进行缓慢搅拌混合;硅 胶在反应釜中进行常温下的硅烷化反应，反应时间应保证在10个小时以上; 反应完成后进行硅胶和残液的分离，再对硅烷化硅胶进行洗涤;把洗涤过的硅 烷化硅胶进行烘干，到测得硅烷化硅胶的增重率在15-22%之间时即可，此为 硅烷化硅胶。
将硅烷化硅胶加入一个耐腐蚀的带搅拌的反应釜中，然后分别从高位计量 槽向反应釜中加入乙烯亚胺聚合物和去离子水，进行缓慢搅拌混合;当反应温 度降到40℃以下时，再加入相当原硅胶重量0.5-1.5倍的甲醇，加完后向反应 釜夹套内通入热水进行加温并维持反应釜夹套水温为69℃以下缓慢搅拌，到测 得接枝后的硅胶为原硅胶重量的1.5倍以上时，接枝完成。接枝反应结束后， 将接枝硅胶与溶液分离后进行洗涤。其中，乙烯亚胺聚合物的加入量要求至少 与原硅胶重量相等，去离子水加入量要求是原硅胶重量的两倍以上。烘干到测 得含水率在10%以下时出料，获得本发明的低浓度重金属废水处理剂材料。
本发明工艺方法所获得的低浓度重金属废水处理剂，其对在液体中的重金 属离子有很强的选择性和吸附能力，所形成的螯合物被固定在硅胶活性表面， 但它不会螯合其它轻金属离子，如钠、钾、钙、锌等，且这些离子的存在也不 会影响对重金属离子的吸附。本发明所获得的处理剂只需简单的操作条件就可 以用来处理重金属离子，如汞、铬、镉、铅、铜等，且可3000次循环使用， 其吸附能力才下降10%。由于其独特的选择性和吸附能力，以及解吸过程十分 简单，有毒有害重金属离子经浓缩得到回收利用，经处理的水质得到有效改善。 所以这种处理剂可广泛应用于工业废水特别是核工业废水的处理、食品工业用 水和饮用水痕量重金属离子的去除，重金属矿开采的初级回收等领域，对环境 治理和人类健康，实现资源可持续发展战略十分有益。
低浓度重金属废水处理剂比传统的螯合型离子交换树脂的吸附功能快约1 -2倍。官能团以共价键形式固定在硅胶上，具有独特性能，只需简单的操作 条件就可用来处理重金属阳离子和含氧金属阴离子，尤其对去除污水中的铬离 子、镉离子有特效。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地了解本发明的工艺方法，但 不以任何方式限制本发明：
生产低浓度重金属废水处理剂的工艺方法为：
将500公斤原硅胶加入耐腐蚀带搅拌的反应釜中，然后从高位计量槽加入 1500升的一个当量盐酸，也可为硝酸;开始加热煮沸。搅拌速度控制在60转/ 分以下，以免损坏硅胶。在泡点温度下搅拌酸洗6小时，然后向反应釜的夹套 通冷却水降温，使釜内物料温度降到常温时放出硅胶。放出的硅胶在过滤洗涤 器中，滤去酸液，再用去离子水对硅胶进行洗涤，到洗涤水显示中性时停止洗 涤，进行硅胶和水的分离，然后对硅胶进行烘干。在硅胶达到恒重时取出，进 入下道工序。
把经酸洗并干燥至恒重的硅胶放进一个水蒸汽饱和器中，启动空气压缩机 使溴化钠(也可是溴化钾)饱和液反应釜的潮湿空气进入水蒸汽饱和器中，使 硅胶表面生成水分子单层。到测得水合硅胶的含水率在4.5%时，水合完成， 则可保证第三步反应的顺利进行。
将水合硅胶放入另一个耐腐蚀的带搅拌的反应釜中，经过这个反应釜上方 的高位计量槽，分别往反应釜中放进1500升的正己烷和300公斤的氯丙基三 氯硅烷，然后进行缓慢搅拌混合。己烷还可以是混己烷、庚己烷等，硅烷偶联 剂还可以是氯丙基三甲氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷;也可以为γ-氨丙基 三乙氧基硅烷，其产品牌号为KH-550、国外牌号为(A-1100)等。开始三 小时内有大量的HCL气体释出，释出的HCL气体经吸收塔用水吸收后生成 盐酸作为副产品。硅胶在反应釜中进行常温下的硅烷化反应，反应时间在16 个小时。反应完成后进行硅胶和溶液的分离，再对硅胶先用己烷后用去离子水 进行洗涤。把经过去离子水洗涤的硅胶放进干燥器进行烘干，到测得硅胶的增 重率在17%时取出，此为硅烷化硅胶。此外，对洗涤用过的己烷应放入蒸馏回 收塔进行蒸馏回收，重复利用。
将硅烷化硅胶加入一个耐腐蚀的带搅拌的反应釜中，然后分别从高位计量 槽向反应釜中加入450升聚乙烯亚胺(PEI)和1300升去离子水，进行缓慢搅 拌混合。乙烯亚胺聚合物还可以是聚乙烯胺，聚乙烯亚胺-ODI，聚乙烯亚胺 -PO。冷却后再加入600升的甲醇，加完后向反应釜夹套内通入热水进行加 热并在维持反应釜夹套水温在65℃缓慢搅拌72小时，到测得接枝后的硅胶为 原硅胶重量的1.5倍以上时接枝完成。接枝反应结束后，将接枝硅胶与溶液分 离，用去离子水冲洗后，再用半个当量的硫酸洗涤1遍、去离子水洗涤3遍、 1个当量的氨水洗涤1遍、去离子水洗涤3遍，甲醇洗涤2遍。最后对甲醇洗 涤过的接枝硅胶进行风吹，使其呈为砂样后，再进行烘干。到测得含水率在9% 时出料，获得本发明的低浓度重金属废水处理剂。
