[發明專利]一種具有重金屬離子和有機染料去除功能的復合絮凝劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201711032997.9
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107572646A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 趙義平;張筱燁;張東東;李煥煥;趙國部;孫麗
• 申請（專利權）人: 天津市金鱗水處理科技有限公司
• 主分類號: C02F1/56
• 分類號: C02F1/56;C02F1/52;C02F1/30;C02F1/28;C02F101/38;C02F101/34;C02F101/30;C02F101/20
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙)11617
• 代理人: 郭曉迪

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，具體涉及一種對鎳、鉻、鉛等重金屬離子具有良好吸附去除功能以及同時對亮藍、亞甲基藍等有機染料具有良好去除功能的復合絮凝劑制備方法。該復合絮凝劑在傳統絮凝劑絮凝作用基礎上，既可以有效地脫除水中的鎳、鉻、鉛、汞等重金屬離子，又可以光催化降解從而去除亮藍、亞甲基藍等有機染料，且對水中重金屬離子和有機染料去除效率高，可應用于電鍍工業、化學工業等污水的處理領域。

背景技術

近年來，工業廢水造成的水體污染嚴重，尤其是水體中重金屬離子污染問題十分突出。為了治理水污染，人類探索出眾多的物理、化學方法，絮凝劑就是化學方法水處理藥劑中用量最大的一類，其作用是對水中懸浮微粒能產生吸附、“架橋”，從而使其集聚成粗大的粒子或絮團，達到加快沉降的目的。但是，目前工業用的絮凝劑對廢水中重金屬離子的處理效果不夠理想，而重金屬廢水污染是目前迫切需要解決的經濟發展與環境健康、飲水安全方面的關鍵難題。

近年來，無機材料對重金屬離子的吸附性能越來越受到研究者的關注，其中凹凸棒土(又稱坡縷石)就是最具典型的一種。凹凸棒土是一種具有鏈層狀結構的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，其特殊的結構使其具有很大的比表面積，物理吸附能力很強。另一方面，凹凸棒土帶有層面負電荷，在層間吸附了具有可交換性的陽離子以使電荷平衡，這樣凹凸棒土就具有了較強的離子吸附交換能力。

本發明人在前期發明中公開了一種吸附型高分子復合水凝膠的制備方法及其產品(ZL201020595998.1)，利用高分子水凝膠作載體，固載凹凸棒土，從而很好地發揮凹凸棒土的吸附作用。另外，公開了一種對重金屬離子吸附量大、吸附效率高的殼聚糖復合絮凝劑的制備方法及其產品(CN103274509A)，以及一種重金屬離子吸附型復合絮凝劑的制備方法及其產品(CN201611116740.7)。本發明人在前期發明中還公開了吸附重金屬離子的PVDF雜化平板膜【ZL201110254106.0】，利用平板膜作載體，固載凹凸棒土，很好地發揮了凹凸棒土對重金屬離子的吸附作用。

針對如何將凹凸棒土應用于污水處理中，開發一種既可以高效吸附水中的重金屬離子，又可以現場快速檢測重金屬存在的吸附材料問題。本發明人在前期發明中利用碳量子點(CD)公開了一種具有重金屬離子吸附和檢測功能的復合絮凝劑及其制備方法(CN201611117960.1)、一種重金屬離子吸附和檢測型復合水凝膠的制備方法(CN201611116806.2)、一種重金屬離子吸附和檢測型復合水凝膠纖維及其制備方法(CN201611116739.4)。前期發明的諸多吸附材料，重金屬離子吸附能力有了很大的提升。

但是，近年來工業污水成分越來越復雜，除重金屬離子外，往往同時還含有其它難以處理的成分，如有機染料，其已成為工業廢水處理中最大難題之一。設計一種既具良好的重金屬離子去除功能，又可以同時有效去除水體中有機染料的吸附材料仍是一項很大的挑戰。

目前，針對有機染料污染治理方法主要包括物理方法、化學方法和物理-化學方法。常見的物理處理方法主要包括膜分離法、氣浮法等；常見的化學處理方法主要有高溫深度氧化法、光催化氧化法和電化學法等；常見的物理-化學方法主要包括吸附法、混凝沉淀法及萃取法等。光催化降解法作為一種新型技術，在凈化有機染料廢水方面具有很大的潛在優勢。光催化劑在光照射條件下，吸附于光催化劑表面的有機污染物會發生一系列氧化還原反應，并最終將有機污染物氧化分解成CO₂、H₂O和一些簡單的無機酸，這對于環境凈化來說意義重大。

氧化鋅(ZnO)對有機染料具有良好的光催化降解作用，可以達到凈化有機染料廢水的目的，所以近年來備受關注。ZnO對有機染料(如亞甲基藍)具有催化降解的原因是，ZnO在光照作用下，表面能夠形成空穴-電子對，空穴-電子對進一步與吸附于ZnO表面的O₂和H₂O反應生成氧化性很強的·OH和·O₂^-，·OH和·O₂^-會將亞甲基藍的芳香環打開，使亞甲基藍分子結構發生變化，從而達到降解亞甲基藍的目的。但是，光源強度、溶液pH、染料濃度、離子強度和電子捕獲劑等會對空穴-電子對的形成造成影響，進而會對ZnO光催化效率造成影響。因此，針對ZnO對有機染料的光催化降解作用，如何提高光催化效率仍然是個難題。

發明內容