[發明專利]一種大體積污水中重金屬離子的去除方法

在審

• 申請號: 201810632489.2
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN110605103A
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 肖得力;王紫嫣;吳嬰
• 申請（專利權）人: 中國藥科大學
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
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本發明涉及纖維素包覆磁流體領域，尤其涉及一種可用于大體積污水處理的纖維素包覆磁流體的制備方法。本方法首先制備纖維素包覆的智能型磁流體，精細控制初始粒徑為10nm以下，呈分散良好的流體狀態，當吸附重金屬達到飽和后，這種智能型的磁流體會轉變為易于沉降、易于通過外加磁場實現固液分離的團聚狀態。這一特性在大體積污水處理時具有獨特優勢，可以解決當磁性材料用在大體積污水的處理時，無法通過外加磁場將吸附了重金屬離子的磁性材料從大體積的污水中分離出來的難題。

技術領域

本發明涉及纖維素包覆磁流體領域，尤其涉及一種可用于大體積污水處理的纖維素包覆磁流體的制備方法。

背景技術

當今，過量的重金屬離子的排放對環境的污染越來越值得重視。通過食物鏈富集聚積和飲用重金屬超標的水，人體健康受到重金屬的嚴重威脅。例如，當環境受到污染后，鎘可通過食物鏈等進入人體富集，破壞體內的巰基酶系統，致使機體出現炎癥和水腫。更為可怕的是，進一步形成的鎘蛋白，還會嚴重損害肝、腎等器官的功能。再如，銅離子作為一種常見的重金屬離子，如果攝入過多，則會造成消化系統紊亂，長期過量還可能導致肝硬化，已有研究證明肝癌的死亡率與環境中的銅含量存在著正相關的關系。

由于重金屬的毒害作用，開發重金屬脫除的方法迫在眉睫。傳統的水溶液中重金屬脫除方法主要有：化學沉淀法，離子交換樹脂法，吸附法等?；瘜W沉淀法是處理廢水中重金屬污染中使用最為廣泛的方法之一，該方法工藝簡單，然而需要用到化學沉淀劑。離子交換樹脂法具有處理容量大、方便快捷等優點，但其操作費用高，離子交換劑再生操作復雜。吸附法由于其成本低、濃縮效率高、環境友好，因此是目前最有希望的方法。對于吸附法而言，高效的吸附劑是關鍵。磁性材料作為一種常見的吸附劑，由于可以通過外加磁場的方法，方便快捷地實現固相和液相的分離。因此備受矚目。然而通常磁性材料被用于DNA提取、蛋白純化、生物樣品中小分子化合物的富集等領域。一般都是小體積應用體系(10毫升左右)，罕見用于大體積(100升以上)污水中重金屬離子的去除，這是因為從吸附角度來看，材料粒徑越小，比表面積越大，吸附容量也越大。而從磁性角度來看，材料粒徑越小，磁性越弱，當用在大體積(100升以上)污水的處理時，無法通過外加磁場將吸附了重金屬離子的小粒徑磁性材料從如此大體積的污水中分離出來，或者即便分離出來，所需要的設備和成本也非常高，不具備現實應用價值。因此，開發一種基于磁流體的大體積污水中重金屬離子的去除方法，具有重要的理論指導意義和現實應用價值。

發明內容

技術問題：

本發明針對傳統磁性材料在大體積污水中重金屬離子的去除時所面臨的瓶頸，提出制備纖維素包覆的智能型磁流體，這種磁流體初始粒徑為10nm以下，呈分散良好的流體狀態，納米級的粒徑保證了材料對重金屬離子較高的吸附容量和較快的吸附動力學。當吸附達到飽和后，由于磁流體表面的氫鍵作用位點與重金屬離子發生相互作用，破壞了納米粒子表面的穩定狀態，這種智能型的磁流體會轉變為易于沉降、易于通過外加磁場實現固液分離的團聚狀態。而這一特性在大體積污水處理時具有獨特優勢，因為沉降到底部的智能型磁流體可以通過在容器底部施加的外部磁場，輕松地實現固相與液相的分離。從而解決當磁性材料用在大體積(100升以上)污水的處理時，無法通過外加磁場將吸附了重金屬離子的磁性材料從大體積的污水中分離出來的難題。

技術方案：

1、本發明開發一種大體積污水中重金屬離子的去除方法，是采用如下技術方案實現的，具體包括：

a、磁流體的制備：將適量的四水合氯化亞鐵與六水合氯化鐵加入到蒸餾水中溶解，然后加入適量的氫氧化鈉溶液，超聲反應一段時間后，離心，棄去上清液，固體用蒸餾水洗兩遍；

b、纖維素包覆的磁流體的制備：在磁流體水洗兩遍后，立即加入適量纖維素溶液，超聲反應一段時間后，低速離心后棄去沉淀物，最后高速離心后棄去上清液，所得固體重新超聲分散均勻；