[發(fā)明專利]一種利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb2+的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410782113.1
• 申請(qǐng)日: 2014-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104495985A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳彪;肖艷春;黃婧;魏云華;林香信
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C02F1/44
• 分類號(hào): C02F1/44;C02F1/62;B01D65/06;B01D71/22
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于沼液中重金屬的去除領(lǐng)域，具體涉及一種利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb²⁺的方法。

背景技術(shù)

據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)顯示，2012年全國(guó)生豬養(yǎng)殖總量已超過(guò)4.8億頭，每年的畜禽養(yǎng)殖污物排放量超6億噸。畜禽糞便中重金屬含量與飼料中重金屬含量有密切關(guān)系，規(guī)模化養(yǎng)殖過(guò)程中，為了防止畜禽疾病、促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)和提高飼料利用率，在飼料添加劑中使用大量銅、鐵、鋅、錳、硒、碘、砷等中微量元素。這些中微量金屬大部分隨著畜禽排泄物排出，造成畜禽養(yǎng)殖污物中含有大量的重金屬類物質(zhì)，如?Cu、Zn、Pb?、Cd、Cr、As、Hg等。即使畜禽污染物經(jīng)厭氧消化處理后，這些重金屬類物質(zhì)大部分仍以離子狀態(tài)游離于沼渣和沼液中，并隨著沼渣和沼液的資源化利用轉(zhuǎn)移于土壤環(huán)境中，在土壤或植物體內(nèi)形成重金屬富集現(xiàn)象，進(jìn)而造成環(huán)境二次污染，甚至危害食品安全和人類健康。湖北大學(xué)葉晶等研究了沼液灌溉對(duì)萵苣重金屬含量及產(chǎn)量的影響，研究表明，蔬菜可食用部分中的銅(Cu)?、鋅(Zn)?、鎘(Cd)?等含量均在國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，而鉛(Pb)?的含量超出了國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。鉛是重金屬污染中毒性較大的一種，一但進(jìn)入人體很難排除，直接傷害人的腦細(xì)胞，特別是胎兒的神經(jīng)板，可造成先天大腦溝回淺，智力低下；對(duì)老年人造成癡呆?、腦死亡等。因此研究沼液中重金屬Pb的去除技術(shù)是保證沼液得以資源化安全利用，迫切需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

安全處置沼液的問(wèn)題已成為制約沼氣工程建設(shè)的重要因素，特別是沼液中重金屬的污染問(wèn)題。目前采用吸附劑法去除厭氧消化液中重金屬的工藝較多，如CN201310069234公開(kāi)了一種去除沼液中重金屬的工藝及設(shè)備，它是應(yīng)用天然粘土礦物粉末制成的重金屬吸附劑、?粘土基陶粒填料、?改性沸石填料對(duì)沼液中存在的重金屬進(jìn)行三級(jí)吸附凈化。該處理方法雖然具有較好的處理效果，但工藝復(fù)雜，易產(chǎn)生大量的廢渣，造成二次污染，而且處理的重金屬不能再生利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb²⁺的方法。該方法能選擇性地去除沼液中的鉛離子，而且去除率高達(dá)100%；整個(gè)工藝簡(jiǎn)單、投資少、效果好，易于大量推廣應(yīng)用，具備顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種利用鉛離子印跡膜分離富集沼液中Pb²⁺的方法，包括以下步驟：

1）鉛離子印跡膜的制備；

2）沼液的預(yù)處理：將畜禽污染物厭氧消化制取沼氣后殘余的沼液經(jīng)石英砂過(guò)濾、混纖濾膜過(guò)濾，去除沼液中的懸浮物，制得預(yù)處理后的沼液；沼液經(jīng)石英砂過(guò)濾，主要是去除50?μm以上的大顆粒物質(zhì)，混纖濾膜過(guò)濾主要是對(duì)膜系統(tǒng)的運(yùn)行起到保障作用；

3）鉛離子的去除：將預(yù)處理后的沼液，通過(guò)鉛離子印跡膜分離裝置，沼液中Pb²⁺在鉛離子印跡膜的“篩分”和“溶解擴(kuò)散”作用下進(jìn)入透過(guò)液，與沼液分離。

步驟1）所述的鉛離子印跡膜的制備方法為：以二苯并18-冠醚-6為致孔劑，以Pb(NO₃)₂為模板分子，以羧甲基纖維素鈉為基材，制得鉛離子印跡膜；采用二苯并18-冠醚-6改性羧甲基纖維素鈉制備而得的鉛離子印跡膜其孔徑與沼液中Pb²⁺的直徑大小相當(dāng)，其孔穴孔徑為0.260-0.340?nm。

步驟2）所述的混纖濾膜的孔徑為0.45?μm。

步驟3）中沼液通過(guò)鉛離子印跡膜的流量為1.0~4.0?BV·h^-1（常溫）。

步驟3）中鉛離子印跡膜分離裝置的示意圖如附圖1所示。

鉛離子印跡膜能重復(fù)清洗循環(huán)應(yīng)用。

所述的鉛離子印跡膜的清洗循環(huán)應(yīng)用具體為：清洗頻率為每2h處理完兩批樣品后清洗一次，沖洗的壓力控制在0.5?MPa，沖洗的時(shí)間為10分鐘；每個(gè)月進(jìn)行一次化學(xué)清洗，清洗試劑為:?0.5%?檸檬酸+0.2%?NaEDTA、400?mg·L^-1?NaOH和200?mg·L^-1?NaClO。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明采用天然高分子材料羧甲基纖維素鈉作為鉛離子印跡膜的基材，加入二苯并18-冠醚-6進(jìn)行改性，使得制備的鉛離子印跡膜的分離性能明顯優(yōu)于納濾、超濾和微濾膜，沼液中鉛離子的去除率高達(dá)100%；具有過(guò)程滲透壓低、無(wú)需外加壓力、省能等優(yōu)點(diǎn)；