[發(fā)明專利]用褐藻糖膠和明膠制備具有可連續(xù)吸附處理廢水銅離子的膜方法及其制品和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010045679.1
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111250049A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳祥庭;劉玉萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 溫州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/24
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/44;B01D71/08;B01D71/06;B01D67/00;C02F101/20
• 代理公司: 溫州名創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33258
• 代理人: 陳加利

本發(fā)明公開(kāi)用褐藻糖膠和明膠制備具有可連續(xù)吸附處理廢水銅離子的膜方法及其制品和應(yīng)用，其技術(shù)方案包括以下步驟：（1）褐藻糖膠和明膠復(fù)合膜液配置；（2）去除褐藻糖膠和明膠復(fù)合膜液中的氣泡；（3）制備坯膜：將褐藻糖膠和明膠復(fù)合膜液倒入到成膜模具中，凝固成坯膜；（4）對(duì)坯膜烘干，去除水分；（5）交聯(lián)固定；（6）烘干成型；（7）膜浸泡廢水中吸附Cu²⁺；（8）吸附飽和后的膜放HCl液再生。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是低能耗、操作簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保、膜吸附再生重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，且提高褐藻糖膠的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可連續(xù)吸附處理廢水重金屬的膜領(lǐng)域，具體是一種用褐藻糖膠 和明膠制備具有可連續(xù)吸附處理廢水銅離子的膜方法及其制品和應(yīng)用。

背景技術(shù)

由于人類(lèi)的活動(dòng)，每年都有大量的重金屬化合物處于流動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)多種 行業(yè)進(jìn)入水中，例如礦物質(zhì)提取，水處理，金屬鑄造涂層，電池，核工業(yè)和核 能發(fā)電等。2018年，全國(guó)10168個(gè)國(guó)家級(jí)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，Ⅰ類(lèi)水質(zhì)監(jiān)測(cè) 點(diǎn)占1.9％，Ⅱ類(lèi)占9.0％，Ⅲ類(lèi)占2.9％，Ⅳ類(lèi)占70.7％，Ⅴ類(lèi)占15.5％。五類(lèi)水質(zhì) 監(jiān)測(cè)點(diǎn)中個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)重金屬超標(biāo)。453個(gè)日排污水量大于100立方米的直排海污 染源監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，全國(guó)污水排放總量約866424萬(wàn)噸。董衛(wèi)東等人對(duì)大連的主 要飲用水源進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明，在水中檢測(cè)到了銅，鋅，鎘，鎳，砷和汞 六種重金屬。牛永等人分析了2000年至2018年進(jìn)行的太湖沉積物中重金屬的濃 度，結(jié)果表明太湖污染物主要來(lái)源于工業(yè)污染，應(yīng)最注意砷，鎘，鉻，銅，汞， 鎳，鉛和鋅的污染。水中的重金屬很多是難降解或不能降解的，不具備自然凈 化能力，難以從環(huán)境中去除。在被重金屬污染的環(huán)境中，重金屬離子會(huì)在在生 物體內(nèi)累積，最終會(huì)通過(guò)食物鏈的進(jìn)入人體，對(duì)人體產(chǎn)生毒害作用。即使很低 濃度的重金屬也會(huì)對(duì)人的健康產(chǎn)生有害影響，例如生長(zhǎng)遲緩，蔓延癌癥，器官 損害，神經(jīng)系統(tǒng)受損，甚至更嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致死亡。例如銅是人體所需的微量元 素之一，它可以通過(guò)灰塵，水和食物等途徑進(jìn)入人體，但如果攝入過(guò)量的銅， 它會(huì)累積在肝臟中，還會(huì)引起胃腸問(wèn)題并損害腎臟和肝臟。銅(II)還會(huì)引起各 種癥狀，例如惡心，嘔吐，腹痛和肌肉痛，如果劑量過(guò)高，甚至?xí)旅Ｒ虼耍?尋找有效的降低水體中銅離子含量的方法，對(duì)人體健康是至關(guān)重要的。

目前我國(guó)常用的重金屬污水處理方法主要有化學(xué)法、物理法以及生物處理 法。化學(xué)法主要是通過(guò)添加化學(xué)藥劑對(duì)金屬離子進(jìn)行沉淀或者改變離子價(jià)態(tài)使 其無(wú)害化，從而實(shí)現(xiàn)水體凈化的目的，例如硫化物沉淀法、離子交換法、氧化 還原法等，這種處理方法處理含重金屬?gòu)U水去除效果較好，但是該方法價(jià)格昂 貴，且不適用于低濃度的重金屬，此外，這些方法中殘留的污泥難以處理。物 理法主要包括膜分離法和吸附法，膜分離法主要是利用膜的選擇透過(guò)性原理， 將水體中的離子等物質(zhì)分離，常見(jiàn)的有電滲析法，反滲透法，微濾超濾納濾等； 吸附法是利用吸附劑的特殊結(jié)構(gòu)以及官能團(tuán)與金屬離子產(chǎn)生表面效應(yīng)或者絡(luò)合 反應(yīng)，從而將分離出水體中的重金屬，與其他方法相比這種方法經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可 用于處理和回收低濃度重金屬?gòu)U水，因此近年來(lái)成為研究的熱點(diǎn)。

在自然界中，膜是廣泛存在的，但膜技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)上還是近幾十年的事。 與傳統(tǒng)工藝相比，膜技術(shù)可以分離和濃縮水中的污染物，具有價(jià)格合理、去除 效率高、易于操作控制、無(wú)副產(chǎn)品，具有再生的可能性等優(yōu)點(diǎn)。膜吸附屬于化 學(xué)吸附的類(lèi)型，它是通過(guò)官能團(tuán)絡(luò)合吸附水中的重金屬離子，通過(guò)膜分離過(guò)程 達(dá)到去除或濃縮水體中重金屬離子的目的。

褐藻糖膠是一種研究較少的天然多糖聚陰離子，主要成分是L-巖藻糖-4-硫 酸酯的酸性雜多糖，溶于水，不溶于乙醇和氯仿等有機(jī)溶劑，其分子式為 (C₆H₉O₃·SO₄·Ca_0.5)n，主要來(lái)自海洋生物，如海帶，羊棲菜和裙帶菜，以及海 洋棘皮動(dòng)物，包括海膽的殼和海參的體壁。褐藻糖膠占藻類(lèi)干重的25-30％，取 決于藻類(lèi)的類(lèi)型，一小部分因素取決于季節(jié)。1913年，瑞典Kylin等科學(xué)家發(fā) 現(xiàn)了褐藻糖膠并正式命名。褐藻糖膠中的糖和硫酸基團(tuán)在各種生物活性中起重 要作用，如抗腫瘤，抗病毒，抗菌，抗凝血和免疫調(diào)節(jié)。褐藻糖膠也被首次發(fā) 現(xiàn)可用作涂膜或薄膜的基質(zhì)。