[發(fā)明專利]一種聚合物基納米復合材料及其制備方法和其深度處理酸性含鉛礦冶廢水的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410055501.X
• 申請日: 2014-02-19
• 公開（公告）號: CN103752291A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 潘丙才;花銘;姜英男;吳邊;張全興
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發(fā)明屬于工業(yè)廢水深度處理技術領域，更具體地說，涉及一種聚合物基納米復合材料及其制備方法和其深度處理酸性含鉛礦冶廢水的方法。

背景技術

鉛是自然界分布很廣的元素，也是工業(yè)中常使用的元素之一。鉛和可溶性鉛鹽都有毒性，對人體健康和動植物生長都有嚴重危害。如每日攝取鉛量超過0.3mg就可在人體內累積，引起貧血、神經炎等病癥。工業(yè)廢水是重要的鉛污染源，國家綜合廢水排放標準中明確規(guī)定含鉛廢水的排放標準為鉛總含量≤1mg/L。由于鉛的嚴重危害，以及環(huán)境污染和資源短缺問題日趨嚴重，人們對含鉛廢水的處理日益重視，盡可能降低廢水中鉛的濃度，已成為重要的社會需求。

礦冶工藝十分復雜，產生的廢水酸性強、含重金屬污染物種類多，特別是含有Pb、Cr、Cu等有毒重金屬，如果廢水直接排放將會嚴重威脅生態(tài)環(huán)境和人類健康。礦冶廢水處理的基本方法就是采用各種技術手段，將污水中的污染物去除甚至回收，使水質得到凈化。

現(xiàn)代礦冶廢水的處理技術按原理可分為物理法、化學法、物理化學法、生物法四大類。目前，含鉛礦冶廢水的處理技術主要有中和沉淀法、鐵氧體法、硫化法等常規(guī)技術，另外生物吸附法、電化學法、離子交換與吸附法也有應用。其中，石灰中和沉淀法是最為普遍采用的技術，該方法處理成本低、工藝簡單，但是存在處理效率低、沉渣量大等缺點。鐵氧體法和硫化法因為處理效率高于石灰中和沉淀法而逐步得到應用，但是這兩種處理技術存在操作較復雜、硫化法容易產生硫化氫等有毒氣體、鐵氧體法對反應條件要求較高等缺點。另外，雖然它們的處理效率高于石灰中和沉淀法，但仍舊難以滿足深度處理的要求。生物處理法具有來源廣泛、成本低廉、快速吸附的特性，但目前仍處于理論和實驗研究階段，且吸收容量小、效率低以及吸收后難分離都是制約生物處理法發(fā)展的重要弊端。電化學法雖處理效率高，但耗能巨大，操作成本高，其發(fā)展也受到很大束縛。離子交換與吸附法在重金屬的深度處理方面具有效果好、裝置簡單、占地面積小、易再生、循環(huán)利用率高等優(yōu)點，已在各國的水體重金屬去除及回收利用領域得到廣泛應用。開發(fā)高選擇性、高穩(wěn)定性、可循環(huán)利用的環(huán)境功能材料是該技術的核心。

研究表明，聚合物基復合功能材料對目標污染物選擇性強，應用于離子交換與吸附技術，具有污染物深度處理能力。經檢索，已有使用離子交換與吸附法處理含氟廢水的技術方案公開，如中國專利申請?zhí)枮?01210524428.7，申請日為2012年12月10日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種新型聚合物基復合材料、該材料的制備方法以及一種水體深度除氟的方法，該申請案公開了一種復合材料，基體為苯乙烯-二乙烯苯共聚球體，孔內均勻分布有納米水合氧化鋯顆粒。該水體深度除氟的方法，其步驟為：（a）過濾含氟廢水，并調節(jié)濾液pH至3.0-8.0之間；（b）濾液通過吸附塔，塔內填充有新型聚合物基復合材料；（c）當出水氟離子濃度達到泄露點時停止吸附，利用NaOH-NaCl混合溶液對吸附塔內的上述新型聚合物基復合材料進行脫附再生，再生后供循環(huán)使用。該申請案提高了材料對氟離子的吸附容量和選擇性。但該申請案的復合材料表面帶有正電性季銨基，會排斥二價鉛陽離子，更重要的是該申請案的復合材料耐酸性差，因此并不能很好的延伸使用于深度處理酸性含鉛礦冶廢水。

發(fā)明內容

1.發(fā)明要解決的技術問題

本發(fā)明針對傳統(tǒng)方法處理含鉛酸性礦冶廢水難以實現(xiàn)達標排放且副產物后續(xù)處理繁瑣等現(xiàn)狀，研發(fā)并制備了一種耐酸性強、選擇性好、循環(huán)使用性能穩(wěn)定的聚合物基納米復合材料，并且提供了一種使用該納米復合材料經濟、高效地深度去除酸性礦冶廢水中鉛的方法，為含鉛礦冶廢水的深度處理與綜合利用提供了重要的保障。本發(fā)明提供的技術方案采用磺酸基化苯乙烯-二乙烯苯共聚球體為骨架，制備得到的復合材料表面為負電性，從而實現(xiàn)了骨架對鉛二價陽離子的預富集，強化了固載納米顆粒對鉛的吸附能力，同時本發(fā)明的復合材料耐酸性強，適用于處理酸性廢水。

2.技術方案

為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術方案為：