申请日2019.01.21
公开(公告)日2019.04.05
IPC分类号B01J20/24; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/20
摘要
本申请涉及一种吸附废水中重金属铅的复合吸附剂，属于环境污染处理技术领域。所述复合吸附剂包括下述重量份数的组分：改性海藻酸钙5‑8份、活性炭3‑4份、硅藻土1‑2份、啤酒酵母泥0.5‑1份和壳聚糖2‑3份;所述改性海藻酸钙是将海藻酸钠经过半胱氨酸和乙二胺改性后再与可溶钙盐反应制得。本申请的复合吸附剂对废水中重金属铅的吸附量高、选择性好和复合吸附剂的循环性能好。
权利要求书
1.一种吸附废水中重金属铅的复合吸附剂，其特征在于，所述复合吸附剂包括下述重量份数的组分：改性海藻酸钙5-8份、活性炭3-4份、硅藻土1-2份、啤酒酵母泥0.5-1份和壳聚糖2-3份;
所述改性海藻酸钙是将海藻酸钠经过半胱氨酸和乙二胺改性后再与可溶钙盐反应制得。
2.根据权利要求1所述的复合吸附剂，其特征在于，所述复合吸附剂包括下述重量份数的组分：改性海藻酸钙6.5份、活性炭3.7份、硅藻土1.4份、啤酒酵母泥0.8份和壳聚糖2.6份。
3.根据权利要求1所述的复合吸附剂，其特征在于，所述的乙二胺和半胱氨酸的质量比为1:0.5-1.2。
4.根据权利要求1所述的复合吸附剂，其特征在于，所述的乙二胺和半胱氨酸的质量比为1:0.8。
5.根据权利要求1所述的复合吸附剂，其特征在于，所述改性海藻酸钙的制备方法包括下述步骤：
1)将海藻酸钠、EDC·HCl和NHS与pH值为4.0-6.0的缓冲溶液混合，制得混合溶液A;
2)将混合溶液A与乙二胺混合搅拌至少4h后，在避光条件下加入半胱氨酸搅拌至少1h，加入乙醇溶液，过滤沉淀，洗涤，制得改性海藻酸钠;
3)将改性海藻酸钠水溶液与可溶钙盐水溶液混合过滤，冷冻干燥，制得所述改性海藻酸钙。
6.根据权利要求5所述的复合吸附剂，其特征在于，所述海藻酸钠、EDC·HCl和NHS的质量比为1:1-2:1-1.5。
7.根据权利要求5所述的复合吸附剂，其特征在于，所述海藻酸钠和乙二胺的质量比为1:0.3-0.8。
8.根据权利要求5所述的复合吸附剂，其特征在于，所述缓冲溶液为磷酸盐缓冲溶液。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的复合吸附剂，其特征在于，所述复合吸附剂的制备方法包括以下步骤：
将壳聚糖、硅藻土、啤酒酵母泥在冰醋酸中混合，除去溶剂干燥后造粒，并与混合造粒于改性海藻酸钙、活性炭混合，即制得所述复合吸附剂。
10.一种复合吸附剂在吸附废水中铅的应用，其特征在于，所述的复合吸附剂选自权利要求1-9任意一项所述的复合吸附剂。
说明书
一种吸附废水中重金属铅的复合吸附剂
技术领域
本申请涉及一种吸附废水中重金属铅的复合吸附剂，属于环境污染处理技术领域。
背景技术
工业废水中含有大量的重金属离子，如铜、铅、铬、砷等。环境中的无机铅及其化合物十分稳定，不易代谢和降解。铅对人体的毒害是积累性的，人体吸入的铅25%沉积在肺里，部分通过水的溶解作用进入血液。
中国专利申请CN201611238989.5公开了一种季铵盐壳聚糖改性的膨润土吸附材料，是先对钠基膨润土用壳聚糖进行改性，将大分子的壳聚糖分子与膨润土复合;再用(2,3-环氧丙基)三甲基氯化铵作为改性剂对壳聚糖钠基膨润土进行插层改性，得到具有层状孔洞结构的季铵盐壳聚糖改性的膨润土吸附材料，该膨润土吸附材料有较大的比表面积，对废水中的铅离子具有很好的吸附性能，吸附量最大可以达到91.81mg/g，符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型，属于单分子层吸附，是化学吸附。
现有技术中对重金属铅的处理方法有多种，其中吸附法是利用吸附材料有高的比表面积，较多孔隙对重金属离子进行处理的方法。现在应用较多的吸附剂有活性炭、沸石等。该方法具有吸附的效率高、速率快、容易操作的特点。但是吸附剂对铅元素存在吸附容量低、选择性和循环性能差等问题。
发明内容
本申请所要解决的技术问题是提供一种吸附废水中重金属铅的复合吸附剂,该复合吸附剂的吸附容量高、选自性高和循环性能好的优点。
为实现上述目的，本申请所要解决的技术方案为：
本申请提供了一种吸附废水中重金属铅的复合吸附剂，所述复合吸附剂包括下述重量份数的组分：改性海藻酸钙5-8份、活性炭3-4份、硅藻土1-2份、啤酒酵母泥0.5-1份和壳聚糖2-3份;
所述改性海藻酸钙是将海藻酸钠经过半胱氨酸和乙二胺改性后再与可溶钙盐反应制得。
可选地，所述复合吸附剂包括下述重量份数的组分：改性海藻酸钙6.5份、活性炭份3.7、硅藻土1.4份、啤酒酵母泥0.8份和壳聚糖2.6份。
可选地，所述的乙二胺和半胱氨酸的质量比为1:0.5-1.2。
可选地，所述的乙二胺和半胱氨酸的质量比为1:0.8。
可选地，所述改性海藻酸钙的制备方法包括下述步骤：
1)将海藻酸钠、EDC·HCl和NHS与pH值为4.0-6.0的缓冲溶液混合，制得混合溶液A;
2)将混合溶液A与乙二胺混合搅拌至少4h后，在避光条件下加入半胱氨酸搅拌至少1h，加入乙醇溶液，过滤沉淀，洗涤，制得改性海藻酸钠;
3)将改性海藻酸钠水溶液与可溶钙盐水溶液混合过滤，冷冻干燥，制得所述改性海藻酸钙。
可选地，所述海藻酸钠、EDC·HCl和NHS的质量比为1:1-2:1-1.5。
可选地，所述海藻酸钠和乙二胺的质量比为1:0.3-0.8。
可选地，所述缓冲溶液为磷酸盐缓冲溶液。
可选地，所述复合吸附剂的制备方法包括以下步骤：
将壳聚糖、硅藻土、啤酒酵母泥在冰醋酸中混合，除去溶剂干燥后造粒，并与混合造粒于改性海藻酸钙、活性炭混合，即制得所述复合吸附剂。
根据本申请的另一方面，提供了一种复合吸附剂在吸附废水中铅的应用，所述复合吸附剂选自上述的复合吸附剂。
本申请中的EDC·HCl为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐;NHS为N-羟基琥珀酰亚胺。
本申请的有益效果包括但不限于：
本申请制备的复合吸附剂对水中的重金属铅元素具有高的吸附容量、吸附选自性好和循环利用率高的优点。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的涉及的原料等均通过商业途径购买。
实施例1
改性海藻酸钙1#的制备
1)将1.0g海藻酸钠与pH为4.8的磷酸氢钠缓冲溶液混合，搅拌溶解后，加入1.3gEDC·HCl和1.3gNHS搅拌2h，制得混合溶液A;
2)将混合溶液A与0.5mL乙二胺溶液混合搅拌5h后，在避光条件下加入0.4g半胱氨酸搅拌2h，加入乙醇溶液直至沉淀产生完全，过滤用乙醇洗涤，80℃条件下干燥后，制得改性海藻酸钠;
3)将步骤2)制得的改性海藻酸钠溶于100mL水中，在搅拌的条件下滴入0.3mol/L的氯化钙溶液生成水凝胶，将制得的水凝胶真空冷冻干燥，制得改性海藻酸钙1#。
复合吸附剂1#的制备：
1)将壳聚糖2.6g、硅藻土1.4g、啤酒酵母泥0.8g在冰醋酸中混合搅拌2h，蒸发除去溶剂，烘干，研磨过200目筛;
2)将步骤1)制得颗粒与6.5g改性海藻酸钙1#、活性炭3.7g混合，即制得复合吸附剂1#。
实施例2
制备复合吸附剂2#，其与实施例1制备的复合吸附剂1#不同之处为：
改性海藻酸钙5g、活性炭3g、硅藻土1g、啤酒酵母泥0.5g和壳聚糖2g。
实施例3
制备复合吸附剂3#，其与实施例1制备的复合吸附剂1#不同之处为：
改性海藻酸钙8g、活性炭4g、硅藻土2g、啤酒酵母泥1g和壳聚糖3g。
实施例4
改性海藻酸钙2#的制备：
1)将1.0g海藻酸钠与pH为5.1的磷酸氢钠缓冲溶液混合，搅拌溶解后，加入1.8gEDC·HCl和1.5g NHS搅拌2h，制得混合溶液A;
2)将混合溶液A与0.8mL乙二胺溶液混合搅拌6h后，在避光条件下加入0.9g半胱氨酸搅拌2h，加入乙醇溶液直至沉淀产生完全，过滤用乙醇洗涤，80℃条件下干燥后，制得改性海藻酸钠;
3)将步骤2)制得的改性海藻酸钠溶于100mL水中，在搅拌的条件下滴入0.6mol/L的氯化钙溶液生成水凝胶，将制得的水凝胶真空冷冻干燥，制得改性海藻酸钙2#。
复合吸附剂4#的制备：
1)将壳聚糖2.6g、硅藻土1.4g、啤酒酵母泥0.8g在冰醋酸中混合搅拌2h，蒸发除去溶剂，烘干，研磨过200目筛;
2)将步骤1)制得颗粒与6.5g改性海藻酸钙2#、活性炭3.7g混合，即制得复合吸附剂4#。
对比例1
制备对比复合吸附剂D1#，其与实施例1制备的复合吸附剂1#不同之处为：对比复合吸附剂D1#只包含改性海藻酸钙1#。
对比例2
制备对比复合吸附剂D2#，其与实施例1制备的复合吸附剂1#不同之处为：
1)将壳聚糖2.6g、硅藻土1.4g、啤酒酵母泥0.8g、6.5g改性海藻酸钙、活性炭3.7g直接混合制得对比复合吸附剂D2#。
对比例3
制备对比复合吸附剂D3#，其与实施例1制备的复合吸附剂1#不同之处为：
对比改性海藻酸钙D1#的制备
1)将1.0g海藻酸钠与pH为4.8的磷酸氢钠缓冲溶液混合，搅拌溶解后，加入1.3gEDC·HCl和1.3gNHS搅拌2h，制得混合溶液A;
2)将混合溶液A与1.2mL乙二胺溶液混合搅拌5h后，在避光条件下加入1.7g半胱氨酸搅拌2h，加入乙醇溶液直至沉淀产生完全，过滤用乙醇洗涤，80℃条件下干燥后，制得改性海藻酸钠;
3)将步骤2)制得的改性海藻酸钠溶于100mL水中，在搅拌的条件下滴入0.3mol/L的氯化钙溶液生成水凝胶，将制得的水凝胶真空冷冻干燥，制得改性海藻酸钙D1#。
实施例5
分别以含铅300mg/L的pH为6.5的废水和，含铜70mg/L的pH为6.5的废水为处理对象。
分别取上述待处理的废水各7份，每份1L，分别用复合吸附剂1#-4#，和对比复合吸附剂D1#-D3#各1g对上述废水进行处理，处理过程中要不断的进行搅拌，在常温下处理2.5h。
