一种重金属污水复合处理剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种重金属污水复合处理剂及其制备方法和应用，该重金属污水复合处理剂是由20‑30份农作物废弃物、10‑30份腐殖酸、20‑30份黄原酸改性石英砂、4‑6份海藻酸钠、4‑6份壳聚糖、4‑10份巯基乙酸钙和3‑6份氯化钙制备而成。该处理剂包含有多种重金属反应性基团，可实现同时对多种重金属的高效吸附，沉降速度快、处理效率高、稳定强、环境耐受力强、且解决了农作物废弃物处理困难的问题，变废为宝，实现了农作物废弃物的资源化利用。在适宜条件下，对重金属的去除率可达99%。该重金属处理剂原料来源广泛、制备工艺简单，在重金属处理方面具有良好的应用前景。

A Compound Treatment Agent for Heavy Metal Wastewater and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a composite treatment agent for heavy metal wastewater and its preparation method and application. The composite treatment agent for heavy metal wastewater is prepared from 20 to 30 crop wastes, 10 to 30 humic acids, 20 to 30 xanthic acid modified quartz sand, 4 to 6 sodium alginate, 4 to 6 chitosan, 4 to 10 mercaptoacetic acid calcium and 3 to 6 calcium chloride. The treatment agent contains a variety of reactivity groups of heavy metals, which can realize the efficient adsorption of a variety of heavy metals at the same time. It has fast settling speed, high treatment efficiency, strong stability, strong environmental tolerance, and solves the problem of difficult treatment of crop waste, turns waste into treasure, and realizes the resource utilization of crop waste. Under suitable conditions, the removal rate of heavy metals can reach 99%. The heavy metal treatment agent has a wide range of raw materials, simple preparation process and good application prospects in heavy metal treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污水复合处理剂及其制备方法和应用
本专利技术属于重金属污水处理
，具体涉及一种重金属污水复合处理剂，同时涉及一种重金属污水复合处理剂的制备方法及应用。
技术介绍
重金属不同于其他有机污染物，其不能通过化学或生物等方式降解，一旦产生，便会在环境中长期存在，并不断累积，还可通过呼吸、皮肤接触、食物链等方式进入我们人体，而对我们的健康造成威胁，重金属污水更是与我们的生活息息相关，其会通过各种直接或间接的途径进入我们人体，如重金属污染的废水进入河流湖泊，重金属会在水生生物体内累积富集，而通过食物链进入人体，还会通过渗流作用进入地下水，污染饮用水，采用污水灌溉使重金属进入农田土壤而为植物吸收通过食物链进入我们体内。因此重金属污染废水的治理已刻不容缓。重金属废水处理方法主要有化学沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法、电解法、吸附法、絮凝法、生物法等。重金属污水的处理通常需要向污水中加入处理剂以达到改变重金属的存在位置和存在形态进而把水体中的重金属清除的目的。目前重金属污染废水的处理剂常包括重金属化学沉淀剂、鳌合吸附剂、鳌合树脂、高分子絮凝剂等。重金属沉淀剂包括中和沉淀剂、硫化物沉淀剂和鳌合沉淀剂，中和沉淀剂和鳌合沉淀剂与重金属形成的沉淀物一般颗粒较小，但都存在沉降性能差的问题，需要额外补加絮凝剂才能达到较好的去除效果，同时造成了沉泥量大，重金属不易回收的弊端；重金属鳌合吸附剂或鳌合树脂、高分子絮凝剂等是通过表面的有机基团与重金属发生鳌合反应，而将重金属从水中转移至吸附材料上，达到分离重金属的目的。有机合成重金属鳌合吸附剂一般具有吸附容量大、可同时吸附多种重金属离子的优点，但存在吸附剂价格高、再生费用高、使用寿命短的缺点。目前的重金属污水处理剂多存在重金属吸附种类单一、吸附效率低、吸附后形成的矾花沉降速度慢、成本高的缺陷，在实际应用中受到限制，因此需要研究开发新的重金属污水处理剂。石英砂作为一种水处理滤料，具有较强的亲水性，且具有无杂质、密度大、机械强度高、截污能力强使用周期长的特点，但其主要借助范德华力和静电作用力实现对水体中悬浮颗粒的吸附，降低水体的浊度，而对重金属的吸附稳定性差，选择性低。中国专利技术专利CN105253971A提供了一种不借助助凝剂来加速沉淀的方法。该方法利用沉淀物本身或者一些其他的惰性物质(如石英砂等)来加速硫化物的沉淀速度，来解决硫化物沉淀难以被沉淀掉的缺点。我国是农业大国，农作物资源丰富，相对应的产生了大量的农作物废弃物，农作物秸秆的焚烧处理不仅造成了资源的浪费，同时还污染了环境，农作物废弃物的资源化利用成为了目前关注的热点。农作物废弃物主要由纤维素类物质构成，结构复杂，稳定性好，比表面积较大，具有高效吸附的开发潜能，为了实现农作物废弃物的高效利用，通常需要将其粉化处理后用作吸附剂，但粉化后的农作物废弃物密度小，后续水处理施工时易造成粉尘度大的问题，且作为吸附剂吸附后沉降速度比较慢，分离困难，后续处理工艺繁琐。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术旨在提供一种重金属污水复合处理剂，实现同时对多种重金属的高效吸附以及吸附后处理剂的快速沉降，降低污水浊度，提高对重金属废水的处理效率，同时实现对农作物废弃物的资源化利用，变废为宝，进而降低重金属处理成本。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种重金属污水复合处理剂，由以下重量份数的原料制成：20-30份农作物废弃物、10-30份腐殖酸、20-30份黄原酸改性石英砂、4-6份海藻酸钠、4-6份壳聚糖、4-10份巯基乙酸钙和3-6份氯化钙。进一步地，所述的黄原酸改性石英砂是由石英砂、氨基硅烷偶联剂、黄原酸盐按重量比为1∶0.15-0.5∶0.08-1.56制备而成或是由石英砂、氨基硅烷偶联剂、CS2按重量比为1∶0.15-0.5∶0.04-0.63制备而成，其中石英砂的粒径为100-200目。其制备方法，包括以下步骤：(1)取粒径为100-200目的石英砂，水洗，酸溶液浸泡6-24h，过滤，而后水洗至中性，于烘箱中105℃干燥至恒重，储存待用；(2)称取步骤(1)中的石英砂分散在乙醇溶液中形成混浊液，再向混浊液中滴加氨基硅烷偶联剂，于50-80℃搅拌反应3-10h，其中，石英砂的含量为10-25％，石英砂与氨基硅烷偶联剂的重量比为1∶0.15-0.5；(3)向步骤(2)的混浊液中加入碱性溶液调pH＝9-13，50℃恒温搅拌30-60min，再向混浊液中加入CS2或黄原酸盐，于50℃恒温反应3-10h，其中氨基硅烷偶联剂与CS2或黄原酸盐的摩尔比为1∶0.5-6；(4)将步骤(3)所得产物过滤，干燥，即得黄原酸改性石英砂，储存待用。优选地，步骤(1)中所述酸溶液为盐酸、硝酸、硫酸中的一种或几种。优选地，步骤(1)中所述酸溶液的浓度为20％-35％，酸溶液的用量为石英砂质量的2倍。优选地，步骤(2)中所述乙醇溶液的浓度为20-50％。优选地，所述碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水溶液中的一种或几种。优选地，所述的氨基硅烷偶联剂为单氨基、双氨基、多氨基硅烷偶联剂中的一种或几种。优选地，所述黄原酸盐为乙基黄原酸钠、乙基黄原酸钾、丙基黄原酸钠、丙基黄原酸钾、丁基黄原酸钠、丁基黄原酸钾中的一种或几种。本专利技术还提供了重金属复合处理剂的制备方法，包括以下步骤：1)将农作物废弃物清洗，晒干、粉碎成末，加入碱性溶液，在50-100℃下搅拌反应0.5-10h，过滤，获得滤液和滤渣；2)取步骤1)的滤渣水洗至中性，在60-105℃烘干后，过100目筛获得农作物废弃物细粉，储存待用；3)向步骤1)的滤液中加入腐殖酸至形成中性腐殖酸盐溶液，而后向其中加入海藻酸钠和壳聚糖，在50℃混合搅拌反应0.5-1h至形成均质乳液A；4)向乳液A中加入农作物废弃物细粉与黄原酸改性石英砂，搅拌均匀获得混合液B；5)将混合液B导流入过滤筛中，混合液B呈液滴状滴入巯基乙酸钙和氯化钙的混合溶液中，形成凝胶球，陈化12-24h，过滤，在真空干燥箱中60-80℃干燥，得球状重金属复合处理剂。进一步地，步骤1)中所述的碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵、氨水中的一种或几种。优选地，步骤1)中所述的碱性溶液的浓度为0.05-0.1mol/L。优选地，步骤5)中所述的过滤筛的孔径为0.5-5mm。优选地，步骤5)中所述巯基乙酸钙和氯化钙的混合溶液中巯基乙酸钙和氯化钙的的摩尔浓度均为0.5mol/L。进一步地，所述的重金属处理剂的形状根据需要，还可以制成条状、片状、块状及不规则形状。进一步地，所述的重金属复合处理剂的应用，可作为重金属沉淀剂直接加入污染水体中或制成重金属污水处理装置的滤料层。本专利技术的有益效果是：1.农作物废弃物中含大量的纤维类物质，经特殊活化处理后，能有效的鳌合重金属，粉化状态的农作物废弃物具有更高的比表面积，进而能更充分地与重金属接触，但粉化后的农作物废弃物密度小，不易沉降，处理较困难，农作物废弃物活化通常采用碱液处理，处理后的废液通过用腐殖酸中和实现二次利用，同时引入了能络合重金属的羧基、羰基、甲氧基等官能团。本专利技术中采用海藻酸包覆的方法将农作物废弃物和密度较大的石英砂结合不仅提高了处理剂的沉降速率而提高了重金属的处理速率，而且石英砂分散在农作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重金属污水复合处理剂，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：20‑30份农作物废弃物、10‑30份腐殖酸、20‑30份黄原酸改性石英砂、4‑6份海藻酸钠、4‑6份壳聚糖、4‑10份巯基乙酸钙和3 ‑6份氯化钙。

【技术特征摘要】
1.一种重金属污水复合处理剂，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：20-30份农作物废弃物、10-30份腐殖酸、20-30份黄原酸改性石英砂、4-6份海藻酸钠、4-6份壳聚糖、4-10份巯基乙酸钙和3-6份氯化钙。2.如权利要求1所述的重金属污水复合处理剂，其特征在于，所述的黄原酸改性石英砂是由石英砂、氨基硅烷偶联剂、黄原酸盐按重量比为1∶0.15-0.5∶0.08-1.56制备而成，所述的石英砂的粒径为100-200目。3.如权利要求1所述的重金属污水复合处理剂，其特征在于，所述的黄原酸改性石英砂是由石英砂、氨基硅烷偶联剂、CS2按重量比为1∶0.15-0.5∶0.04-0.63制备而成，所述的石英砂的粒径为100-200目。4.如权利要求2或3所述的重金属污水复合处理剂，其特征在于，所述的黄原酸改性石英砂的制备方法，包括以下步骤：（1）取粒径为100-200目的石英砂，水洗，酸溶液浸泡6-24h，过滤，而后水洗至中性，于烘箱中105℃干燥至恒重，储存待用；（2）称取步骤（1）中的石英砂分散在乙醇溶液中形成混浊液，再向混浊液中滴加氨基硅烷偶联剂，于50-80℃搅拌反应3-10h，其中，石英砂的含量为10-25%，石英砂与氨基硅烷偶联剂的重量比为1∶0.15-0.5；（3）向步骤（2）的混浊液中加入碱性溶液调pH=9-13，50℃恒温搅拌30-60min，再向混浊液中加入CS2或黄原酸盐，于50℃恒温反应3-10h，其中氨基硅烷偶联剂与CS2或黄原酸盐的摩尔比为1∶0.5-6；（4）将步骤（3）所得产物过滤，干燥，得黄原酸改性石英砂，储存待用。5.如权利要求1所述的重金属污水复合处理剂，其特征在于，所述的腐殖酸为水溶性腐殖酸。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华，
申请(专利权)人：刘华，
类型：发明
国别省市：河南,41