一种阳离子交换剂和除去废水中的重金属离子的方法技术

本发明专利技术属于水污染治理技术领域，公开了一种阳离子交换剂和除去废水中的重金属离子的方法，所述阳离子交换剂按质量份数计，由开孔聚合物载体35～55份、微孔聚合物基质25～45份、叶菜提取物15～25份、青霉素G酰化酶12～15份、生孔剂3～5份、引发剂2～4份、交联剂1～2份组成。本发明专利技术提供的阳离子交换剂，具有较高的阳离子交换性能，能够有效地除去废水中的重金属离子，降低所使用的阳离子交换剂的量，并且该阳离子交换剂也能够在使用之后被容易地处理。同时，本发明专利技术提供的阳离子交换剂的制备方法操作简单、造价低廉，且整个过程中未使用对环境造成污染的溶剂等物质，环境友好，可满足相关产业生产的需求。相关产业生产的需求。相关产业生产的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种阳离子交换剂和除去废水中的重金属离子的方法


[0001]本专利技术属于水污染治理
，尤其涉及一种阳离子交换剂和除去废水中的重金属离子的方法。

技术介绍

[0002]目前，对于环境保护来说，防止通过重金属离子的水污染是一个重大的技术挑战。增多的重金属离子毒性的认识导致关于对重金属离子排放的法规的严厉程度逐步增大。为了符合这些排放法规，亟需在低成本下能够有效地且尽可能容易地从含重金属离子的废水除去重金属离子的离子除去方法。
[0003]现有技术中有许多从工厂废水除去重金属离子的方法，如凝聚(聚集，aggregation)和沉淀、离子交换、吸附例如在活性炭上、电吸附和磁吸附。使用离子交换膜选择性地渗透阳离子和阴离子的分离技术包括：电渗析(ED)方法和电去离子(EDI)方法。但是，现有离子交换树脂由于其珠状形状而不容易处理，并且去除效率可由于流速、有效反应面积等的减少而降低。因此，亟需一种新的离子交换剂和除去废水中的重金属离子的方法。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有离子交换树脂由于其珠状形状而不容易处理，并且去除效率可由于流速、有效反应面积等的减少而降低。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种阳离子交换剂和除去废水中的重金属离子的方法。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种阳离子交换剂，所述阳离子交换剂按质量份数计，由开孔聚合物载体35～55份、微孔聚合物基质25～45份、叶菜提取物15～25份、青霉素G酰化酶12～15份、生孔剂3～5份、引发剂2～4份、交联剂1～2份组成。
[0007]进一步，所述开孔聚合物载体具有70～80％的孔隙率，45～60ppi的孔尺寸。
[0008]进一步，所述开孔聚合物载体选自聚氨酯、聚烯烃、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚脲、聚醚、聚异氰脲酸酯中的任意两种或多种的组合物。
[0009]进一步，所述开孔聚合物载体还包括阳离子交换官能团，所述阳离子交换官能团选自磺酸基团、磷酸基团、膦酸基团、羧酸基团、磷酸酯盐基团中的任意两种或多种的组合物。
[0010]进一步，所述叶菜选自王菜、小松菜、雪菜、菠菜中的任意一种。
[0011]进一步，所述青霉素G酰化酶的粒径为50～300μm。
[0012]进一步，所述交联剂选用单烯键不饱和化合物类；所述生孔剂选自甲基异丁基酮、异十二烷、正丁醇、2-丁醇、己烷、环己烷、辛烷、异辛烷、异丁醇、叔丁醇、辛醇中的任意一种。
[0013]本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述的阳离子交换剂的阳离子交换剂的制备方法，所述阳离子交换剂的制备方法包括以下步骤：
[0014]步骤一，将选取的叶菜粉碎后过80～120目筛，得叶菜粉末；
[0015]步骤二，将叶菜粉末置于挥发油提取器中，采用水蒸气蒸馏法蒸馏3～6h；将上层液体取出，用石油醚萃取2～4次，合并萃取液；
[0016]步骤三，将合并处理后的萃取液用旋转蒸发仪浓缩，随后转入真空浓缩，在40～45℃、85～95kPa条件下真空蒸馏后，即可得叶菜提取物，备用；
[0017]步骤四，将失活的青霉素G酰化酶洗涤、干燥后，分散于0.1～0.5mol/L的硫酸中，并于60～90℃条件下水解反应6～10h，然后水洗至中性、干燥，备用；
[0018]步骤五，将微孔聚合物基质、叶菜提取物、青霉素G酰化酶、生孔剂、引发剂和交联剂填装于开孔聚合物载体中，在氮气保护下30℃反应3～24h，反应结束后，过滤、洗涤、干燥后得到阳离子交换剂。
[0019]本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述的阳离子交换剂的除去废水中的重金属离子的方法，所述除去废水中的重金属离子的方法，包括：
[0020](1)向待处理的含重金属离子的废水中加入碱，形成悬浮固体物；同时向所述废水加入无机凝结剂，凝聚和沉淀所述悬浮固体物；
[0021](2)向所述废水中加入聚合物凝结剂来促进所述悬浮固体物的凝聚和沉淀，通过固液分离装置分离和除去所述悬浮固体物及聚合物凝结剂；
[0022](3)向所述除去悬浮固体物的废水供料流过所述吸附层，并向吸附层中加入阳离子交换剂，除去和分离废水中的重金属离子。
[0023]进一步，所述聚合物凝结剂选自非离子聚合物凝结剂、阴离子聚合物凝结剂、聚丙烯酰胺和/或其水解产物中的任意一种。
[0024]进一步，所述除去废水中的重金属离子的方法包括以下步骤：
[0025]步骤一，进行废水的收集，并将废水通过固液分离方式进行分离，去除固体物质，得到待处理废水；所述固体物质包括塑料膜、纤维袋、金属、玻璃制品、砖瓦石块以及其他废弃固体物；
[0026]步骤二，进行阳离子交换剂的制备，在待处理废水中加入阳离子交换剂，搅拌，利用阳离子交换剂释放的可交换离子抑制废水中水溶性连接料的可电离基团的电离程度，直至待处理废水中出现细小颗粒，停止搅拌；
[0027]步骤三，静置直至待处理废水中的细小颗粒凝固且体积不再继续增大，将待处理废水进行过滤，得到初次净化水；
[0028]步骤四，收集初次净化水，加入氢氧化钠溶液进行初次净化水的pH值的调整，采用预处理、脱盐、精处理的方式初次净化水的再次净化，得到二次净化水；
[0029]步骤五，将二次净化水经过膜生物反应器的膜过滤组件后排放，完成废水中的重金属离子的去除。
[0030]结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术提供的阳离子交换剂，具有较高的阳离子交换性能，能够有效地除去废水中的重金属离子，降低所使用的阳离子交换剂的量，并且该阳离子交换剂也能够在使用之后被容易地处理。同时，本专利技术提供的阳离子交换剂的制备方法操作简单、造价低廉，且整个过程中未使用对环境造成污染的溶剂等物质，环境友好，可满足相关产业生产的需求。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本专利技术实施例提供的阳离子交换剂的制备方法流程图。
[0033]图2是本专利技术实施例提供的除去废水中的重金属离子的方法流程图。
[0034]图3是本专利技术实施例提供的制备得到的阳离子交换剂的扫描显微镜照片(SEM)。
[0035]图4是本专利技术实施例提供的制备得到的阳离子交换剂的光学照片。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0037]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种阳离子交换剂和除去废水中的重金属离子的方法，下面结合附图对本专利技术作详细的描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳离子交换剂，其特征在于，所述阳离子交换剂按质量份数计，由开孔聚合物载体35～55份、微孔聚合物基质25～45份、叶菜提取物15～25份、青霉素G酰化酶12～15份、生孔剂3～5份、引发剂2～4份、交联剂1～2份组成。2.如权利要求1所述的阳离子交换剂，其特征在于，所述开孔聚合物载体具有70～80％的孔隙率，45～60ppi的孔尺寸。3.如权利要求1所述的阳离子交换剂，其特征在于，所述开孔聚合物载体选自聚氨酯、聚烯烃、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚脲、聚醚、聚异氰脲酸酯中的任意两种或多种的组合物。4.如权利要求1所述的阳离子交换剂，其特征在于，所述开孔聚合物载体还包括阳离子交换官能团，所述阳离子交换官能团选自磺酸基团、磷酸基团、膦酸基团、羧酸基团、磷酸酯盐基团中的任意两种或多种的组合物。5.如权利要求1所述的阳离子交换剂，其特征在于，所述叶菜选自王菜、小松菜、雪菜、菠菜中的任意一种。6.如权利要求1所述的阳离子交换剂，其特征在于，所述青霉素G酰化酶的粒径为50～300μm。7.如权利要求1所述的阳离子交换剂，其特征在于，所述交联剂选用单烯键不饱和化合物类；所述生孔剂选自甲基异丁基酮、异十二烷、正丁醇、2-丁醇、己烷、环己烷、辛烷、异辛烷、异丁醇、叔丁醇、辛醇中的任意一种。8.一种应用如权利要求1～7任意一项所述的阳离子交换剂的阳离子交换剂的制备方法，其特征在于，所述阳离子交换剂的制备方法包括以下步骤：步骤一，将选取的叶菜粉碎后过80～120目筛，得叶菜粉末；步骤二，将叶菜粉末置于挥发油提取器中，采用水蒸气蒸馏法蒸馏3～6h；将上层液体取出，用石油醚萃取2～4次，合并萃取液；步骤三，将合并处理后的萃取液用旋转蒸发仪浓缩，随后转入真空浓缩，在40～45℃、85～95kPa条件下真空蒸馏后，即可得叶菜提取物，备用；步骤四，将失活的青霉素G酰化酶洗涤、干燥后，分散于0.1～0.5mol/L的硫酸中，并于60...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳霖，幸嘉瑜，蔡舒欣，路艳开，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：