[發明專利]一種沼液中重金屬雜質的去除方法

在審

• 申請號: 202110240914.5
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112960725A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 楊郭;邢波;周倩;劉興勇;袁基剛
• 申請（專利權）人: 四川輕化工大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F101/20
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 何悅

本發明公開了一種沼液中重金屬雜質的去除方法，包括以下步驟：S1制備不同納米粒子，并統計表征；S2建立調控規律，篩選納米粒子組；S3構建納米粒子的吸附模型；S4構建納米粒子的解吸模型，并判定高效納米粒子；S5進行放大實驗，統計其吸附率以及回收率，并回收高效納米粒子；本發明的有益效果是：通過先制備不同分子量的納米粒子，再根據納米粒子表征構建調控規律，篩選出高效的納米粒子組，再將高效粒子組依次經過吸附模型和解吸模型篩選后，精準篩分出高效的納米粒子，并且以解吸模型提供回收納米粒子的可行性，最后經過放大實驗到實際應用中，能高效去除雜質并回收吸附劑。

技術領域

本發明涉及納米粒子凈化領域，具體是一種沼液中重金屬雜質的去除方法。

背景技術

沼液是沼氣工程發酵后殘余物經固液分離的液體部分，是制備液體有機肥的理想原料。但是，沼液含水量大，肥效成分低，含有多種重金屬，造成沼液棄用比例高達70％。通過對沼液進行膜濃縮，營養成分可提高到原液的4～7倍，而體積僅為原液的1/10～1/8，膜產水達到《畜禽養殖業污染物排放標準GB18956-2001》，是沼液資源化利用的一個重要方向。

空格沼液濃縮在富集營養成分的同時，也產生了重金屬的超標問題。其中，Cu(II)和Zn(II)是沼液中常見的重金屬超標物，Cu(II)和Zn(II)在沼液中的濃度約為10～70mg/L，10～90mg/L，超標率分別為80.00％～102.42％，44.67％～52.36％。如杭州地區沼液中Cu(II)和Zn(II)含量為13.6mg/L和27mg/L，是《農用灌溉水質標準GB5084-2005》標準的13.6倍和13.5倍。沼液經過膜濃縮后，Cu(II)和Zn(II)含量會大幅增加，導致在土壤中累積，形成極高的污染風險。

空格腐殖酸(Humic acid,HA)是一種水溶性天然有機質，對多種重金屬均具有極強的吸附能力。HA表面的羧基，酚羥基，羰基等官能團是其潛在的吸附位點，可以和Cu(II)，Zn(II)，Pb(II)，Cr(VI)，Cd(II)等多種金屬發生絡合反應。其中，HA對Cu(II)和Zn(II)的吸附容量達到2013.5mg/g和2597.9mg/g，這和HA表面N/O官能團與金屬離子的配位作用，靜電作用以及離子交換作用密切相關。對HA吸附條件的研究表明，HA在中性和弱堿性溶液中對Cu(II)和Zn(II)的去除率最高，改變溶液pH、溶液離子強度以及溶液種類，金屬離子會從HA表面脫附進入溶液。由此可見，HA是一種高效的，可逆的重金屬吸附劑，但是分離困難制約了其應用。

用HA包覆磁性納米顆粒能夠解決HA分離困難的問題，研究表明，共沉淀法可以得到Fe₃O₄為核，HA為殼的磁性納米顆粒，磁性納米顆粒不僅對重金屬有較強的吸附能力，還可以利用Fe₃O₄的磁性，實現吸附劑的分離和回收。但是，磁性納米顆粒對重金屬的吸附性能和其表面HA的分子結構、表面官能團關系密切，因此如何科學的考察納米粒子的吸附性能以及回收性能，提供一種高效的沼液中重金屬雜質的去除方法，并高效回收吸附劑。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種沼液中重金屬雜質的去除方法，以至少達到高效去除雜質并回收吸附劑的目的。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種沼液中重金屬雜質的去除方法，包括以下步驟：

S1制備不同分子量的腐殖酸包裹Fe₃O₄的納米粒子，并統計各個納米粒子的表征；

S2針對表征建立不同的納米粒子的調控規律，篩選出高效的納米粒子組；

S3針對篩選出的高效納米粒子組，以確定濃度的沼液濃縮液中的Cu(II)和Zn(II)作為標準化合物，構建納米粒子對Cu(II)和Zn(II)的吸附模型；