[發明專利]一種新型磁性吸附劑快速去除銅離子的方法

無效

• 申請號: 200810037809.6
• 申請日: 2008-05-21
• 公開（公告）號: CN101279776A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 朱利民;周毓婷;聶華麗;何智妍
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/64;C02F1/48
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬水處理技術領域，特別是涉及一種新型磁性吸附劑快速高效去除廢水中金屬銅離子的方法。

背景技術

銅是一種有價金屬，在周期系中是第一副族元素，其應用范圍很廣。在生活中也具有極其重要的作用，天然水中含銅極少，水中的銅主要是由工業廢水的污染造成的，主要來自電鍍、冶煉、五金、化工、礦山開采等部門。

水體中的銅元素不僅不能被微生物分解，相反，生物體可使其富集，并把它轉化為毒性更大的重金屬有機化合物。銅對水體的自凈作用有嚴重的影響。在復雜的水體環境中，銅若進入水體，極易造成水系污染。例如，當水體被含銅廢水污染超過1.0mg/L時可使白色織物著色，超過1.5mg/L水有異味。同時較高濃度的銅對生物體同樣具有毒性，其影響隨有機體種類不同有較大的差異。海草及軟體動物對銅特別敏感，它們的安全濃度小于10μg/L。由于銅與人體中某些組織的親和力特別大，結合后會抑制酶的活性，因而對人體毒害作用也不容忽視。成人每日需銅約2～3mg，但當攝入銅量超過100mg/每天時，就會因過量的銅刺激消化系統，引起腹痛、嘔吐，如若長期過量可造成肝硬化。此外，銅也是很重要的有價金屬，流失與污水中也是一種資源浪費。因此，為了減少水污染，保護生態環境，檢測和去除廢水中污染的銅離子，以及回收有價金屬就顯得十分重要。

目前含銅廢水工業處理的方法主要有化學混凝沉淀法、離子交換法、電解法、反滲透法、電滲析法等，然而這些方法都存在如成本高，去除率低、操作繁瑣、耗能大等缺點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種新型磁性吸附劑快速去除銅離子的方法，該方法簡單，操作方便，容易規模化運用，并能獲得較高的經濟效益。

本發明的一種新型磁性吸附劑快速去除銅離子的方法，包括：

(1)用質量分數16％的殼聚糖溶液包裹Fe₃O₄磁性粉末制備磁性納米微粒；

(2)用pH＝5.6的醋酸緩沖溶液將磁性納米微粒溶脹，進行表面化學修飾制得含有能螯合金屬銅離子活性基團的新型磁性吸附劑；

(3)在22℃，100rpm，pH為2.0～8.0時，將10-120mg磁性納米吸附劑與10ml濃度為40～800ppm的銅離子溶液進行吸附反應0～4h，再用20ml?100mmol/L洗脫劑進行洗脫，獲得再生的磁性納米吸附劑；

(4)通過調控吸附條件，優化磁性納米吸附劑的吸附條件。

所述步驟(1)中的磁性納米微粒具有生物活性，其直徑分布在20-40nm左右，殼聚糖用25wt.％的醋酸溶液溶解。

所述步驟(2)中的表面修飾劑為α-酮戊二酸。

所述步驟(2)中的表面化學修飾是α-酮戊二酸與磁性納米微粒表面包裹的殼聚糖進行的反應。

所述步驟(3)中含有銅離子的溶液為硫酸銅溶液。

所述步驟(3)中的洗脫劑為乙二胺四乙酸二鈉或檸檬酸。

所述步驟(3)中的洗脫是將50mg磁性吸附劑加入到乙二胺四乙酸二鈉或檸檬酸溶液中，反應10min，再于外加磁場的作用下與反應液分離。

所述步驟(4)中優化的最佳吸附條件為：硫酸銅溶液的濃度為200ppm，磁性納米吸附劑的用量為50mg，反應pH值在6.0，反應時間為2h，α-酮戊二酸和殼聚糖包裹的磁性納米粒子的比率為50∶1mg/ml。

有益效果

1)本發明磁性納米吸附劑具有快速、高吸附性能力和再生能力強等特點；

2)本發明產品易從廢水處理體系中分離，可回收重復使用，有提高吸附劑的利用率和降低生產成本等優點；

3)本發明操作簡便，設備簡單，反應溫和耗時短，允許快速的加料和簡便快捷的洗脫，極大提高了生產效率；

4)與現有技術相比，本發明制備的磁性納米吸附劑，更易于大規模生產使用，并規模化檢測和去除廢水中的金屬銅離子。

附圖說明

圖1為不同濃度硫酸銅溶液的Cu²⁺吸附曲線；

圖2為不同磁性納米吸附劑量的Cu²⁺吸附曲線；

圖3為隨pH值變化的Cu²⁺吸附曲線；

圖4為隨反應時間變化的Cu²⁺吸附曲線；

圖5為隨修飾劑與殼聚糖包裹的磁性顆粒比率變化的Cu²⁺吸附曲線。

具體實施方式