[發(fā)明專利]水溶性螯合劑、其制備方法及用其的重金屬廢水處理方法

有效

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• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108486199B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李開明;王宇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中科眾聯(lián)新能源技術(shù)服務(wù)有限公司
• 主分類號: C12P21/06
• 分類號: C12P21/06;C07K1/34;C02F9/04;C02F101/20
• 代理公司: 北京迎碩知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11512
• 代理人: 錢揚保;張群峰

一種水溶性螯合物、其制備方法及采用其的重金屬廢水處理方法。該重金屬廢水處理方法包括：亞臨界蛋白提取、蛋白酶水解法和超濾技術(shù)結(jié)合制備水溶性螯合劑溶液，將制備的溶液與廢水中重金屬發(fā)生螯合反應(yīng)，反應(yīng)后混合液經(jīng)超濾膜濃縮分離，產(chǎn)生重金屬螯合物濃縮液，調(diào)節(jié)所得重金屬螯合物濃縮液的pH值，將其經(jīng)超濾膜濃縮分離，重金屬濃縮液經(jīng)萃取、電解工藝得到高純度金屬，水溶性螯合劑溶液循環(huán)使用。本發(fā)明原料廉價易得，制備的螯合劑性能優(yōu)良、可生物降解；制備的水溶性螯合劑分子量可根據(jù)超濾膜孔徑特點控制，分子量可調(diào)且均一；重金屬廢水中的重金屬去除率高，不受鈣、鎂等雜質(zhì)離子影響，回收的有價金屬純度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢水資源化處理領(lǐng)域，特別是涉及一種水溶性螯合物、其制備方法及采用其的重金屬廢水處理方法。

背景技術(shù)

重金屬一般以天然濃度廣泛存在于自然環(huán)境中，但由于人類活動對重金屬的開采、冶煉、加工及商業(yè)制造等活動，如有色金屬礦山開采、選礦、有色金屬冶煉、鋼鐵冶煉、電鍍、制革、氯堿工業(yè)等，產(chǎn)生大量重金屬廢水，引發(fā)環(huán)境污染，以各種狀態(tài)和形態(tài)存在的重金屬，進入環(huán)境后無法被微生物降解，而是進入生態(tài)系統(tǒng)的生物鏈中沉淀、富集、遷徙，長期破壞生物體的正常代謝功能，給人類社會和自然環(huán)境帶來嚴重危害，如何經(jīng)濟有效的去除廢水中重金屬，降低工業(yè)排水對生態(tài)環(huán)境造成的威脅已經(jīng)成為亟待解決的問題。

現(xiàn)階段，對廢水中重金屬的去除方法主要有化學(xué)沉淀法、離子交換法、吸附法和膜分離法。其中，膜分離法用于重金屬廢水處理具有操作簡單、無相變，對重金屬離子截留率高，可回收有價金屬等優(yōu)點，然而，目前用于含重金屬廢水處理的分離膜為納濾膜和反滲透膜，膜組件價格昂貴，操作壓力高，能耗高，處理成本高；納濾膜和反滲透膜將廢水中的重金屬與鈣、鎂離子等雜質(zhì)共同截留，易形成因鈣、鎂等離子引起的膜污染，重金屬濃縮液中鈣、鎂等雜質(zhì)離子含量高，影響后續(xù)有價金屬的回收。

超濾膜技術(shù)具有膜通量高、操作壓力低、能耗低、處理成本低、投資省的優(yōu)點，不截留鈣、鎂等雜質(zhì)離子，濃縮液回收有價金屬簡單，回收有價金屬純度高，超濾膜技術(shù)用于重金屬廢水處理優(yōu)勢明顯。超濾技術(shù)通常需要與其他技術(shù)耦合才能用于處理廢水中的重金屬，如水溶性聚合物絡(luò)合超濾耦合技術(shù)，含有功能團的水溶性螯合劑與重金屬離子發(fā)生螯合反應(yīng)，當水溶性螯合劑的分子量大于超濾膜的切割分子量時，與水溶性螯合劑螯合的重金屬離子被截留，從而實現(xiàn)金屬離子的分離。當超濾膜濃縮液中重金屬離子濃度達到一定水平，調(diào)節(jié)超濾濃縮液pH值，使超濾濃縮液中水溶性螯合劑與重金屬分離，混合液經(jīng)超濾膜處理，重金屬通過超濾膜，產(chǎn)生高濃度重金屬溶液，水溶性螯合劑被截留，重復(fù)使用。

目前用于水溶性聚合物絡(luò)合超濾耦合技術(shù)的水溶性聚合物主要有聚乙烯亞胺、聚丙烯酸鈉等，此類水溶性聚合物價格高，難以實現(xiàn)大規(guī)模使用，生物降解性差，存在二次污染風(fēng)險，因此，制備廉價且性能優(yōu)良的可生物降解的水溶性螯合物與超濾技術(shù)耦合對含重金屬廢水進行資源化處理具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的主要目的在于提供一種水溶性螯合物、其制備方法及采用其的重金屬廢水處理方法，以期至少部分地解決上述技術(shù)問題中的至少之一。

為了實現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個方面，提供了一種水溶性螯合劑的制備方法，包括以下步驟：

對含水溶性生物蛋白的工業(yè)原料、邊角料或廢料進行清洗、破碎，破碎后原料粒徑小于等于5mm；

將經(jīng)過清洗、破碎的原料泵入亞臨界提取裝置，在一定反應(yīng)條件下，進行水溶性生物蛋白的提取，得到水溶性生物蛋白溶液；

使用超濾膜將上述步驟得到的水溶性生物蛋白溶液中的水溶性生物蛋白濃縮至0.01～0.1g/mL；

取上述步驟得到的水溶性生物蛋白濃縮液，加入一定量的中性蛋白酶或堿性蛋白酶攪拌溶解，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至7～10，將溶液放入恒溫振蕩器中，一定溫度下反應(yīng)1～4h，恒溫振蕩器振蕩速度為10～60r/min，之后冷凍使酶失活，離心過濾，得蛋白肽溶液；