[發明專利]一種金屬離子的超濾膜去除方法

無效

• 申請號: 201310011886.5
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN103084065A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 馮獻社;張宇峰;陳英波
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D61/14
• 分類號: B01D61/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及金屬離子去除技術，具體為一種結合絲膠螯合和超濾膜過濾去除金屬離子的方法。?

背景技術

有毒有機物和金屬離子排入污水處理系統，可能損害生物處理廠的運作過程。從環境和生態方面來說，一般要求金屬離子的去除應該滿足節能，廉價等條件，但傳統的水處理技術是無法去除金屬離子使其污水濃度達到法律規定水平(還原或石灰沉淀過程)或成本極其昂貴(離子交換，活性炭吸附，電解去除過程)。應用壓力驅動膜來隔離工業廢料或天然水域中的金屬離子或有機染料是很常見的。它具有高效、與其他技術能較好的兼容并且成本低廉等特點。微濾，納濾和超濾的膜分離過程目前只限于截留較高分子量的物質，而無法去除所有的污染物分子。金屬離子因尺寸較小可以通過反滲透(RO)，或者至少用納濾膜去除。然而，這些技術使用致密的聚合物膜，大大提高了材料和運營成本。同樣，膠束強化超濾技術(MEUF)已應用到水體系中離子和可溶性有機物的去除，其原理是通過靜電吸引力和疏水相互作用。MEUF的缺點是單體表面活性劑分子會通過膜材料進入滲透側水中。強化超濾(UF)的基本思路是大分子和金屬離子結合形成復合物膜而被膜所截留，而未結合的離子將通過膜進入滲透液中。因此，成功的關鍵是找到合適的聚合物，使其有效的絡合金屬離子。在多年以來，多種聚合物已被用于去除水中的金屬離子，例如弱堿性，陽離子殼聚糖、聚(亞胺)和聚(二烯丙基二甲基氯化銨)。由于水處理技術需要良性和安全的聚合物，研究人員最終關注到用天然材料去除水溶液中金屬離子，例如粘土材料、農業廢棄物、生物質、海洋生物和生物高分子殼聚糖等。蠶繭包含兩個主要的蛋白質，絲素和絲膠。絲膠由20-30％蠶絲纖維構成，是一種水溶性糖蛋白。此外，絲膠蛋白由家蠶中部絲腺特殊合成。從家蠶中提取?的絲膠，包括一系列多肽分子，分子質量為20-400kDa，富含絲氨酸。我們用此生物大分子(絲膠)，螯合金屬離子，使這些金屬離子的大小增加時，隨著生物聚合物(絲膠)被超濾膜截留。?

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種生物高分子螯合劑與金屬離子螯合，然后通過超濾膜將螯合物截留以除去金屬離子。該生物高分子具有成本低、螯合效率高、安全無毒和便于回收利用等特點。通過超濾膜去除螯合物具有壓力小、通量高、成本低的優點。?

本發明解決所述金屬離子去除的技術方案是，從蠶繭中提取絲素后的廢料中得到絲膠，利用絲膠與金屬離子絡合成螯合物，該含有金屬離子的螯合物可以通過低壓高通量的超濾膜去除，被截留的絲膠可用EDTA再生回用。?

與現有技術相比，本發明所用的生物大分子為絲膠，其具有成本低(蠶絲抽取絲素后的廢棄物)、安全無毒(天然生物大分子)、吸附率高和可再生回用(與EDTA反應再生)等特點；同時形成的螯合物可方便的用超濾膜過濾除去，與反滲透法去除金屬離子相比，具有操作壓力低、通量高、使用壽命長的特點。?

具體實施方式

下面結合實施例進一步描述本發明。?

本發明解決所述制備方法技術問題的技術方案是，提取一種天然絲膠與金屬離子螯合，然后通過低壓超濾將螯合物過濾，具體操作步驟為：?

(1)、配制濃度為0-0.05wt％絲膠水溶液和濃度為50-130ppm的金屬離子水溶液，選用的金屬離子為第一副族、第二副族和第八族中易形成螯合物的金屬離子。將絲膠溶液和金屬離子溶液作為進水，進水壓力為10-30psi，通過面積為1.6×10^-3平方米的膜組件，膜的截留分子量為10000，在膜的另一側收集透過液。?

(2)、進樣和透過液樣品中金屬離子的濃度用ICP-ES(Prodigy)測定。膜組件的截留率R％通過公式(1)計算得到，通量通J過公式(2)計算得到。?

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