水处理制造技术

本发明专利技术涉及一种从废水中除去金属离子的方法，该方法包括提供植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素；进行纯化处理，该纯化处理包括废水中所含的带有正电荷的金属离子被吸附到所述纳米原纤纤维素上；从废水中分离用过的植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素；以及回收经过处理的废水。本发明专利技术还涉及植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素从废水中除去金属离子方面的用途。

water treatment

The invention relates to a method for removing metal ions from wastewater, the method includes providing a nano anion plant derived fibrils of cellulose; purification treatment, the purification process including metal ions with positive charge contained in the waste water is adsorbed to the original cellulose nano slender; used nano anion separation plant derived raw cellulose fiber from waste water and treated wastewater recycling. The invention also relates to the use of plant derived anionic nanosfibrin to remove metal ions from waste water.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水处理专利
本专利技术一般涉及在水处理中使用植物衍生的纳米原纤纤维素。本专利技术更具体涉及一种使用植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素进行水处理或纯化的方法。本专利技术还涉及植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素的应用。背景水处理和纯化涉及除去水中的污染物或降低污染物的浓度，以使水适合其所需的终端用途，例如用过的水简单安全地返回环境中。工业产生大量需要被纯化的废水。废水处理化学试剂如pH调节剂、凝结剂、絮凝剂、消泡剂和杀菌剂被广泛使用，但是它们导致对环境的负担。水(原水或工艺用水)中大部分的污染物具有负性或正性净电荷。因此，具有类似电荷的污染物相互排斥。因此，它们不容易通过过滤或沉降除去。通常，污染物较小。如果小污染物能先被絮凝，则比较容易从水中除去它们。如果污染物具有球形，悬浮在液体介质中，根据斯托克定律(Stoke’sLaw)，它们的沉降速率与颗粒半径的四次方成正比。为了使污染物絮凝，使用凝结剂和/或絮凝剂。在水纯化过程中，废水首先过筛，然后添加化学试剂使水悬浮液凝结和絮凝。絮凝的材料随后沉淀，将余下的水导向过滤和灭菌工艺。用于污泥处理化学品的一些主要工业是金属加工工业、油气工业、电子工业、油漆和涂料工业、发电厂、纺织工业、食品饮料业、造纸工业、化学和个人护理工业、采矿业和农业。目前解决水纯化的方案主要基于聚丙烯酰胺，PolyDADMAC和硫酸铝，它们导致进一步的环境负担。天然絮凝剂可基于例如明胶、瓜尔胶和线性多糖。需要更环境友好的纯化工艺和化学品。而且，需要经济上也合算的解决方案。Aroua等人(“通过聚合物增强的超滤除去水性溶液中铬离子(Removalofchromiumionsfromaqueoussolutionsbypolymer-enhancedultrafiltration)”,J.Haz.Mat.3(2007),752–758页)已经研究了使用聚合物增强的超滤(PEUF)方法除去铬物质。使用了三种水溶性聚合物，即壳聚糖，聚乙烯亚胺(PEI)和果胶。还发现微原纤或纳米原纤纤维素可用于水处理领域。纳米原纤纤维素(NFC或纳米纤维素)可源自含纤维素的材料，例如木材和其它植物材料。近来已经发现纳米纤维素可以用于各种领域。在高等植物中，纤维素组织成由β(1→4)D-吡喃型葡萄糖链组成的形态复合结构。这些链侧向结合氢键，形成具有纳米规格直径的原纤，该原纤进一步组织成微纤束。此外，纤维素分子与植物细胞壁中的其它多糖(半纤维素)和木质素缔合，形成更复杂的形态。可通过机械处理并任选地结合其它处理如化学或酶预处理纤维素原料来将纤维素微米或纳米规格的纤维从高有序结构中释放。在机械处理后得到的微原纤或纳米原纤纤维素还可以进行例如化学处理。Isobe等人(“TEMPO氧化的纤维素水凝胶作为高容量且可再利用的重金属离子吸附剂(TEMPO-oxidizedcellulosehydrogelasahigh-capacityandreusableheavymetalionadsorbent)”,J.Haz.Mat.,260(2013),195–201页)揭示了对TEMPO氧化的纤维素水凝胶用于吸附毒性金属离子如铜(Cu2+)、锌(Zn2+)、铁(Fe3+)、镉(Cd2+)和铯(Cs+)的研究。Sehaqui等人(“来自废浆液残余物的生物基纳米纤维上重金属离子的增强吸附在废水处理中的应用(Enhancingadsorptionofheavymetalionsontobiobasednanofibersfromwastepulpresiduesforapplicationinwastewatertreatment)”,Cellulose,21(2014),2831–2844页)涉及使用分别由浆液残余物和蟹壳制备的羧酸酯实体官能化的纤维素和壳质纳米纤维，具体是通过用2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧基(TEMPO)介导的氧化对初始原料进行化学改性。研究了氧化的纤维素纳米纤维对金属离子(包括铜(II)，镍(II)，铬(III)和锌(II))的吸附能力。等人(“基于阴离子化的纳米纤维素的市政污水的凝结-絮凝处理(Coagulation-flocculationtreatmentofmunicipalwastewaterbasedonanionizednanocelluloses)”，Chem.Eng.J.,231(2013)59–67页)揭示了通过用均质机纳米原纤化高碘酸盐和亚氯酸盐氧化的纤维素产生的二羧酸纳米纤维素(DCC)絮凝剂。在市政污水的凝结-絮凝处理中测试了五种具有可变电荷密度的阴离子纳米纤维素的絮凝性能水平，并将结果与市售凝结剂和合成聚合物絮凝剂的性能进行了比较。等人(“阴离子纳米纤维素对市政污水的絮凝：纳米纤维素特征对絮体形态和强度的影响(Flocculationofmunicipalwastewaterswithanionicnanocelluloses:Influenceofnanocellulosecharacteristicsonflocmorphologyandstrength)”,J.Env.Chem.Eng.,2(2014)2005–2012页)涉及对阴离子磺化(ADAC)的纳米纤维素絮凝剂的絮凝能力的测试，该絮凝剂具有可变电荷密度，并结合市政污水的凝结-絮凝处理，结果与市售凝结剂和合成聚合物絮凝剂的性能进行了比较。等人(“磺化的麦草浆纳米纤维素的铅吸附(Leadadsorptionwithsulfonatedwheatpulpnanocelluloses)”,J.WaterProcessEng.(2014),http://dx.doi.org/10.1016/j.jwpe.2014.06.003)描述了对麦杆浆细纤维素在纳米原纤化和磺化预处理后用作生物吸附剂用于水性溶液中Pb(II)的去除所作的研究。Hokkanen等人(“通过琥珀酸酐改性的丝光化的纳米纤维素除去水性溶液中的重金属(Removalofheavymetalsfromaqueoussolutionsbysuccinicanhydridemodifiedmercerizednanocellulose)”,Chem.Eng.J.,223(2013)40–47页)研究了从水性溶液中去除Zn(II)、Ni(II)、Cu(II)、Co(II)和Cd(II)离子。使用丝光处理的微原纤化的纤维素(MFC)，然后与琥珀酸酐反应。Hokkanen等人(“利用氨基改性的纳米结构化的微原纤化的纤维素从水性溶液中吸附Ni(II)、Cu(II)和Cd(II)(AdsorptionofNi(II),Cu(II)andCd(II)fromaqueoussolutionsbyaminomodifiednanostructuredmicrofibrillatedcellulose)”,Cellulose,21(2014),1471-1487页)涉及对氨基丙基三乙氧基硅烷(APS)改性的微原纤化的纤维素(MFC)在含Ni(II)、Cu(II)和Cd(II)离子的水性溶液中的吸附性质进行了研究。使用微原纤化的纤维素，它与偶联剂APTES反应，得到改性的微原纤化的纤维素。Hokk本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从废水中除去金属离子的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a.提供植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素，所述植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素在以0.5重量％的浓度分散于水中时，具有2,000‑100,000Pa·s的零剪切粘度和2‑50Pa的屈服应力，b.使用所述植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素进行纯化处理，所述植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素的用量为基于该纳米原纤纤维素的干重0.005‑25kg/m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.13 FI 201553501.一种从废水中除去金属离子的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a.提供植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素，所述植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素在以0.5重量％的浓度分散于水中时，具有2,000-100,000Pa·s的零剪切粘度和2-50Pa的屈服应力，b.使用所述植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素进行纯化处理，所述植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素的用量为基于该纳米原纤纤维素的干重0.005-25kg/m3废水，所述纯化处理包括将废水中含有的带正电荷的金属离子吸附到所述植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素上，c.将用过的植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素与废水分离，以及d.回收经过处理的废水。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当以0.5重量％的浓度分散于水中时，所述植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素的零剪切粘度为5,000-50000Pa·s，优选为10,000-50000Pa·s。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当以0.5重量％的浓度分散于水中时，所述植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素的屈服应力为3-20Pa。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素包含由氧化的纤维素原料制备的纳米原纤纤维素，基于所述氧化的纤维素原料的重量，该纤维素原料的羧酸酯含量高于0.5mmol/g，优选0.5–1.6mmol/g，更优选0.65–1.4mmol/g，更优选0.75–1.2mmol/g。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素包含由取代度大于0.1、优选0.1-0.3、更优选0.12-0.2的羧甲基化的纤维素原料制备的纳米原纤纤维素。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述植物衍生的阴离子纳米原纤纤维素包含由取代度至少为0.08、优选0.08-0.3、更优选0.1-0.25、更优选0.12-0.2的阴离子化的纤维素原料制备的纳米原纤纤维素。7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括向废水中添加0.01-20kg/m3废水、优选0.1-10kg/m3废水、更优选0.5-5kg/m3...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·哈提开宁，S·维那来宁，M·诺珀宁，A·梅利洛托，
申请(专利权)人：芬欧汇川集团，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI