[發明專利]一種水合-吸附脫除金屬離子的方法

有效

• 申請號: 201811045410.2
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN108996767B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 陳俊;陳光進;蔣建宏;鄧斌;陶李明;肖圣雄;李旭;李家元
• 申請（專利權）人: 湘南學院
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F101/20
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 伍傳松

本發明公開了一種水合?吸附脫除金屬離子的方法，涉及環保技術領域，包括以下步驟：將含金屬離子的水溶液經水合?吸附或吸附?水合循環至少一次后，再將水合物分解得到脫除金屬離子后的溶液；其中，所述水合操作是指含金屬離子的水溶液與客體分子混合進行水合反應的過程，所述吸附操作是指將含金屬離子的水溶液與吸附劑混合吸附的過程。與現有技術相比，本發明提供的水合?吸附脫除金屬離子的方法，脫除效率高、能耗低且效果穩定可靠。

技術領域

本發明涉及環保技術領域，具體涉及一種水合-吸附脫除金屬離子的方法。

背景技術

重金屬通常是指比重大于5g/mL的元素，重金屬是自然界固有的天然組分，同時，人類活動中的礦山廢水、冶煉廠排出液、電鍍液、鑄造排出液以及其它金屬加工過程也不可避免會含有重金屬離子(如銅離子(Cu²⁺)、鋅離子(Zn²⁺)、鉻離子(Cr²⁺)、鎳離子(Ni²⁺)、鎘離子(Cd²⁺)等)，現代工業的迅速發展大大增加了重金屬的排放量。重金屬對生物和環境均有危害，重金屬可在有機體里富集，且較難降解，未降解的重金屬容易引發疾病，對人類健康帶來危害，甚至可能危及整個生態系統。此外，由于重金屬難以完全脫除，殘余的重金屬對環境會造成污染。因此，高效脫除廢水中的重金屬離子具有生態保護、環境保護雙重意義。

現有技術中，常規脫除重金屬離子的方法有化學沉淀法、電化學法、吸附法、離子交換法和膜分離法等，其中，吸附法脫除重金屬離子在常規方法里應用最為廣泛。吸附法脫除重金屬離子具有其優勢，如商業化的吸附劑成本比較低、操作過程較為方便等，但該方法不僅存在選擇性較差、吸附劑回收問題外，還存在后期吸附效率低等缺點。近期，一些學者提出了新型用于脫除重金屬離子的方法，如利用水合物法脫除廢水中的重金屬離子。水合物是一類客體分子與主體水分子在低溫高壓下形成的固體籠型物質。客體分子包括甲烷、乙烷、二氧化碳等氣體分子，還包括四氫呋喃、環戊烷等液體分子。

目前，研究最廣的吸附法脫除重金屬離子存在吸附效率有待提高、選擇性較差等缺點，而水合物法理論上可以完全脫除重金屬離子，但實際使用中存在著部分重金屬離子溶液粘附在水合物上使重金屬離子不能完全脫除等缺陷。若能擺脫單一水合或吸附方法的缺點，結合水合與吸附法各自的優勢，或將取得意想不到的效果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：本發明提供一種水合-吸附脫除金屬離子的方法，該方法能綜合發揮單一脫除金屬離子方法所存在的優勢，極大地提高金屬離子脫除效率，降低重金屬的排放。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種水合-吸附脫除金屬離子的方法，包括以下步驟：

將含金屬離子的水溶液經水合-吸附或吸附-水合循環至少一次后，再將水合物分解得到脫除金屬離子后的溶液；其中，所述水合操作是指含金屬離子的水溶液與客體分子混合進行水合反應的過程，所述吸附操作是指將含金屬離子的水溶液與吸附劑混合吸附的過程。

本發明方案，可先經水合再進行吸附，也可先進行吸附再進行水合。

優選地，所述方法包括以下步驟：

S1、將含金屬離子的水溶液與客體分子添加到水合反應容器中，通過客體分子水合過程的“排鹽效應”將含金屬離子的水溶液中的金屬離子富集于液相，將富集金屬離子后的液相收集進行吸附；

S2、將所述步驟S1吸附處理后的溶液回注到水合反應容器中沖洗水合物表面的金屬離子，重復進行水合-吸附循環n次后，將水合反應容器中的水合物分解，得到脫除金屬離子后的溶液；

其中，所述n≥0且為整數。

進一步地，所述n的取值取決于水合反應容器中水合物的生成量，當水合物生成量達到1/2以上，則停止循環。

優選地，所述水合過程中，客體分子為甲烷、乙烷和/或二氧化碳。