一种去除水中重金属离子的药剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种去除水中重金属离子的药剂及其制备方法，涉及污水处理技术领域，采用的技术方案是：以含木质素的农业废弃物为原料，对其进行预处理和改性，将改性后的农业废弃物与二硫化碳反应，制得去除水中重金属离子的药剂。本发明专利技术具有成本低廉，对水中重金属离子处理效率高、效果好的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种去除水中重金属离子的药剂及其制备方法
本专利技术涉及污水
，尤其涉及一种去除水中重金属离子的药剂及其制备方法。
技术介绍
随着现代工业产业的快速发展和经济的高速增长，在电镀、电子、选矿、冶金、化工及建筑等产业中会产生大量的含有重金属的污水，排放含有重金属的污水会给人体健康和工农业生产带来严重的破坏。在自然界中，重金属离子不具备自净和生物降解能力，一旦重金属离子进入自然环境中，则会污染水体、土壤与大气，并且可以通过生物链不断富集，甚至可被植物吸收后通过食物链危害到人类健康。随着人类工业生产的日益频繁，化工、冶金和采矿等行业所排放的污水中重金属离子的质量浓度远远高于最大允许质量浓度，造成了严重的环境污染，因此，污水治理以及污水资源化技术的发展和创新能力应该得到进一步的重视。处理重金属废水的方法主要包括沉淀法、絮凝法、氧化还原法、吸附法、膜分离法、生物法及高效集成法等，主要是通过使溶解性的重金属转变为难溶或者不溶的金属化合物，从而将其从水中除去，或在不改变重金属化学形态的情况下进行浓缩分离。现有技术中，公告号为CN103143328B的中国专利公开了一种重金属鳌合吸附剂的制备方法，通过向氢氧化钠水溶液中加入二乙烯三胺、二硫化碳和环氧氯丙烷，使之交联聚合生成重金属鳌合吸附剂。该方案的制备方法简单，但二乙烯三胺的碳链较短，其交联产物与重金属离子鳌合后所产生的巩花较小，不利于沉淀，进而导致对含重金属污水的处理效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种去除水中重金属离子的药剂的制备方法，具有对水中重金属离子处理效率高、成本低廉的优点。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种去除水中重金属离子的药剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一：对含木质素的农业废弃物进行预处理，破坏农业废弃物中的纤维素结晶结构。步骤二：以多胺和醛为改性剂，对步骤一处理后的农业废弃物进行改性处理，所述多胺包括二乙烯三胺、乙二胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的至少一种。优选的，所述改性剂为二乙烯三胺和甲醛，所述改性处理的改性温度为75～95℃，处理时间为0.5～6h。步骤三：在碱性环境下，将步骤二处理后的农业废弃物与二硫化碳混合，搅拌0.5～4h后进行固液分离，收集混合物中的固体，即得。实施上述技术方案，以农业废弃物为原料，通过对农业废弃物进行预处理和改性，并将其与二硫化碳反应，使之以氮、硫原子为配位原子，实现对重金属离子的吸附作用。农业废弃物中含有的木质素对部分重金属离子具有吸附作用，通过对其进行改性，木质素与改性剂发生曼尼希反应，生产木质素胺，再与二硫化碳反应，在其分子结构中引入二硫代氨基基团后，含有三对孤电子对的硫原子具有很强的给电子能力，能够与重金属离子形成稳定交联且不溶于水的螯合物，有利于改善农业废弃物对金属离子的吸附性能、增大吸附容量，得到成本低廉、对含重金属污水处理效率高的药剂。进一步，所述农业废弃物包括秸秆、甘蔗渣、稻壳、麦麸和木屑中的至少一种。实施上述技术方案，秸秆、甘蔗渣、稻壳、麦麸和木屑中均含有大量的木质素，且均为产量较大、廉价易得的产品，将其作为去除水中重金属离子的药剂的原料，有利于降低药剂的生产成本。进一步，所述步骤一中的预处理包括粉碎和碱处理，所述碱处理采用氢氧化钠和硫脲的混合溶液浸泡粉碎后的农业废弃物。实施上述技术方案，用氢氧化钠和硫脲处理农业废弃物，有利于农业废弃物中的木质素与其他成分的分离，迅速破坏农业废弃物中的纤维素结晶结构，使其在改性过程中充分反应。进一步，所述农业废弃物为秸秆和甘蔗渣，所述二乙烯三胺与农业废弃物的质量比为1:(4.5～6)。实施上述技术方案，木质素以苯丙烷为结构主体，由不同种类的农业废弃物得到的木质素分子中的活性官能团分布情况不同，以秸秆和甘蔗渣为原料时，二乙烯三胺与农业废弃物在上述质量比例范围内的改性效果最佳。进一步，所述步骤二的改性处理过程中，还加入催化剂，所述催化剂为三乙胺、巯基乙胺中的至少一种。实施上述技术方案，三乙胺及巯基乙胺有利于加快改性处理的效率，进而有利于提高药剂的生产效率。进一步，去除水中重金属离子的药剂的制备包括以下步骤：步骤一：对秸秆和甘蔗渣进行粉碎，将粉碎后的秸秆和甘蔗渣浸泡在氢氧化钠和硫脲的混合溶液中，浸泡45～90min。步骤二：向步骤一得到的秸秆和甘蔗渣中加入二乙烯三胺、甲醛和三乙胺，在75～95℃下搅拌0.5～2h。步骤三：在碱性环境下，将步骤二处理后的秸秆和甘蔗渣与二硫化碳混合搅拌，所述农业废弃物与二硫化碳的质量比为(3.6～5):1，搅拌0.5～2.5h后进行固液分离，收集混合物中的固体，即得。本专利技术的另一个目的在于提供一种去除水中重金属离子的药剂，按照成分组成包括农业废弃物、多胺、醛和二硫化碳，包括以下步骤：步骤一：对秸秆和甘蔗渣进行粉碎，将粉碎后的秸秆和甘蔗渣浸泡在氢氧化钠和硫脲的混合溶液中，浸泡45～90min。步骤二：向步骤一得到的秸秆和甘蔗渣中加入二乙烯三胺、甲醛和三乙胺，在75～95℃下搅拌0.5～2h。步骤三：在碱性环境下，将步骤二处理后的秸秆和甘蔗渣与二硫化碳混合搅拌，所述农业废弃物与二硫化碳的质量比为(3.6～5):1，搅拌0.5～2.5h后进行固液分离，收集混合物中的固体，即得。实施上述技术方案，以秸秆和甘蔗渣为原料，对其进行粉碎和碱处理，使秸秆与甘蔗渣中含有的木质素成分在氢氧化钠和硫脲的作用下与其他成分分离，再以三乙胺为催化剂，用二乙烯三胺和甲醛对步骤一得到的产物进行改性，制备木质素胺，将改性后的秸秆和甘蔗渣与二硫化碳反应，得到对重金属离子具有优异的吸附性能的药剂，能够快速与污水中的重金属离子鳌合，以达到除去重金属离子的目的。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：通过对富含木质素的农业废弃物进行预处理和改性，将其与二硫化碳反应，制得对重金属离子吸附能力强、吸附容量大的药剂。农业废弃物均选自产量大、价格低廉、富含木质素的农业垃圾，既做到了对可生资源的循环利用，又降低了去除水中重金属离子的药剂的生产成本。先对农业废弃物进行预处理，使农业废弃物中的纤维素结晶结构遭到破坏，有利于农业废弃物中的木质素成分与其他成分分离，进而有利于改性反应更加彻底。通过对农业废弃物进行改性和与二硫化碳反应，引入了硫原子，显著提高了其对重金属离子的吸附鳌合作用，有利于提高对水中重金属离子的去除效率。具体实施方式下面对本专利技术实施例的技术方案进行描述。实施例一本实施例提供一种去除水中重金属离子的药剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一：对480g的秸秆和560g的稻壳进行粉碎和碱处理，本实施例的碱处理采用氢氧化钠和硫脲的混合溶液浸泡粉碎后的秸秆和稻壳，在混合溶液中，氢氧化钠的浓度为1wt％，硫脲的浓度为1wt％，秸秆和稻壳在混合溶液中的浸泡时间为90min，以破坏秸秆和稻壳中的纤维素结晶结构。步骤二：以乙二胺和甲醛为改性剂，本实施例的改性过程中，乙二胺的加入量为120mL，甲醛的加入量为128mL，在75℃下搅拌6h后得到改性秸秆和稻壳。步骤三：在碱性环境下，将步骤二处理后的农业废弃物与150mL的二硫化碳混合，搅拌4h后进行固液分离，收集混合物中的固体，即得。实施例二本实施例与实施例一的区别主要在于：包括以下步骤：步骤一：对620g的秸秆和350g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种去除水中重金属离子的药剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对含木质素的农业废弃物进行预处理，破坏农业废弃物中的纤维素结晶结构；步骤二：以多胺和醛为改性剂，对步骤一处理后的农业废弃物进行改性处理；步骤三：在碱性环境下，将步骤二处理后的农业废弃物与二硫化碳混合，搅拌0.5～4h后进行固液分离，收集混合物中的固体，即得。

【技术特征摘要】
1.一种去除水中重金属离子的药剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对含木质素的农业废弃物进行预处理，破坏农业废弃物中的纤维素结晶结构；步骤二：以多胺和醛为改性剂，对步骤一处理后的农业废弃物进行改性处理；步骤三：在碱性环境下，将步骤二处理后的农业废弃物与二硫化碳混合，搅拌0.5～4h后进行固液分离，收集混合物中的固体，即得。2.根据权利要求1所述的一种去除水中重金属离子的药剂的制备方法，其特征在于，所述农业废弃物包括秸秆、甘蔗渣、稻壳、麦麸和木屑中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种去除水中重金属离子的药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的预处理包括粉碎和碱处理，所述碱处理采用氢氧化钠和硫脲的混合溶液浸泡粉碎后的农业废弃物。4.根据权利要求1所述的一种去除水中重金属离子的药剂的制备方法，其特征在于，所述多胺包括二乙烯三胺、乙二胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的至少一种。5.根据权利要求4所述的一种去除水中重金属离子的药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二的改性剂为二乙烯三胺和甲醛。6.根据权利要求5所述的一种去除水中重金属离子的药剂的制备方法，其特征在于，所述农业废弃物为秸秆和甘蔗渣，所述二乙烯三胺与农业废弃物的质量比为1:(4.5～6)。7.根据权利要求1所述的一种去除水中重金属离子的药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二的改性处理过程中，还加入催化剂，所述催化剂为三乙胺、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙，周学东，许立华，盛祥栋，
申请(专利权)人：杭州恒畅环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33