CN103301819A - 一种去除废水中重金属的纳米吸附剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除废水中重金属的纳米吸附剂的制备方法，包括：用常规酸碱处理新树脂的方法对大孔型阳离子交换树脂进行预处理，将预处理后树脂依次用锰（II）盐、铈（III）盐和钛（III）盐溶液进行浸泡，然后用过硫酸钠与NaOH混合溶液进行浸泡氧化，在大孔树脂材料内部发生化学反应生成分散性良好的纳米水合氧化锰和水合氧化钛沉淀颗粒，并在50℃条件下干燥脱水3小时，即制得负载纳米水合氧化锰、水合氧化钛的吸附剂。吸附饱和后的纳米吸附剂采用盐酸进行清洗、浸泡后，可再生重复使用。本发明可对废水中铅、镉、汞、铜、锌、镍等重金属离子进行进一步的深度处理，处理后出水中的相应重金属指标可达到《地表水环境质量标准》III类水标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除废水中重金属的纳米吸附剂的制备方法，用于含重金属废水的深度处理，尤其适用于有色金属采选、冶炼行业排放废水中铅、镉、汞、铜、锌、镍等重金属离子的深度处理。
背景技术
近年来重金属污染事件频发，使有色金属采选、冶炼行业面临着更为严格的废水排放标准要求，传统的石灰沉淀法和硫化物沉淀法处理后达到综合污水排放标准，已经不能够满足新的行业发展需求，吸附法是深度处理重金属废水的传统方法，但是目前已有吸附材料普遍存在重金属选择性差、吸附容量小的缺点，亟待开发具有良好选择性和较大吸附容量的新型吸附剂，用于有色金属采选、冶炼行业废水深度处理中。
发明内容
本发明公开了一种去除废水中重金属的纳米吸附剂的制备方法，以解决现有的重金属废水处理技术存在的处理后达不到日益严格的环保要求的问题。为此，本发明提出了如下的技术方案：
一种去除废水中重金属的纳米吸附剂的制备方法，包括：
用常规酸碱处理新树脂的方法对大孔型阳离子交换树脂进行预处理；
所述方法还包括以下的步骤：
将预处理后树脂依次用锰（II）盐、铈（III）盐和钛（III）盐溶液进行浸泡，再将过硫酸钠与NaOH混合溶液进行浸泡氧化，在大孔树脂材料内部发生化学反应生成纳米水合氧化锰和水合氧化钛沉淀颗粒，并在50℃条件下干燥脱水3小时，即制得负载纳米水合氧化锰、水合氧化钛的吸附剂。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明将重金属废水通过负载纳米水合氧化锰、水合氧化钛的吸附剂吸附的方法进行深度处理，该吸附剂具有良好的选择性，可进一步消除重金属废水中的铅、镉、汞、铜、锌、镍等离子，处理后出水中相应的重金属指标可达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）III类水标准。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在说明书附图中：
图1为本发明的具体实施方式提供的去除废水中重金属的纳米吸附剂的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种去除废水中重金属的纳米吸附剂的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：选择大孔型阳离子交换树脂，用常规酸碱处理新树脂的方法处理，再用去离子水冲洗到中性。
步骤2：配制浓度为0.5-1mol/L的锰（II）盐（硫酸锰、氯化锰或硝酸锰），用3倍树脂体积的该溶液搅拌浸泡树脂4-8小时，以离子交换树脂的静电吸附作用吸附锰离子进入树脂，时间到后，取出树脂，再用去离子水冲洗到中性。
步骤3：配制浓度为0.1-0.2mol/L的铈（III）盐（硫酸铈、氯化铈），用3倍树脂体积的该溶液搅拌浸泡树脂3-6小时，以离子交换树脂的静电吸附作用吸附铈离子进入树脂，时间到后，取出树脂，用2-3倍体积的去离子水清洗树脂，再用去离子水冲洗到中性。
步骤4：配制浓度为0.2-0.4mol/L的钛（III）盐（三氯化钛），用3倍树脂体积的该溶液搅拌浸泡树脂3-6小时，以离子交换树脂的静电吸附作用吸附钛离子进入树脂，时间到后，取出树脂，用2-3倍体积的去离子水清洗树脂，再用去离子水冲洗到中性。
步骤5：用2-3倍树脂体积的0.5%-1%过硫酸钠与2－3mol/L的NaOH混合溶液，搅拌浸泡树脂，反应时间4-6小时，在大孔树脂材料内部发生化学反应生成分散性良好的纳米水合二氧化锰和水合氧化钛沉淀颗粒，然后用去离子水洗到出水pH值7-8。
步骤6，将上述制备的树脂在50℃干燥脱水3小时，即制的负载纳米水合氧化锰、水合氧化钛的吸附剂。
优选的，吸附饱和后的纳米吸附剂中吸附了大量的重金属，为了回收再利用且不污染环境，本具体实施方式还提出了吸附饱和后的纳米吸附剂的脱附再生方法。
具体的，吸附饱和后的纳米吸附剂的脱附再生方法包括：
步骤7，将吸附饱和后的纳米吸附剂采用2%-5%盐酸清洗、浸泡，时间0.5-1小时；
步骤8，将上述吸附剂采用水洗到出水pH值7-8。
下面通过具体的实施例对本发明提出的方法作详细说明。
（1）选择大孔型阳离子交换树脂D001，用常规酸碱处理新树脂的方法处理，再用去离子水冲洗到中性。
（2）配制浓度为1mol/L的氯化锰，用3倍树脂体积的该溶液搅拌浸泡树脂5小时，以离子交换树脂的静电吸附作用吸附锰离子进入树脂，时间到后，取出树脂，再用去离子水冲洗到中性。
（3）配制浓度为0.2mol/L的氯化铈，用3倍树脂体积的该溶液搅拌浸泡树脂4小时，以离子交换树脂的静电吸附作用吸附铈离子进入树脂，时间到后，取出树脂，用3倍树脂体积的去离子水清洗树脂，再用去离子水冲洗到中性。
（4）配制浓度为0.4mol/L的三氯化钛，用3倍树脂体积的该溶液搅拌浸泡树脂4小时，以离子交换树脂的静电吸附作用吸附钛离子进入树脂，时间到后，取出树脂，用3倍体积的去离子水清洗树脂，再用去离子水冲洗到中性。
（5）用3倍树脂体积的1%过硫酸钠与3mol/L的NaOH混合溶液，搅拌浸泡树脂，反应时间4小时，在大孔树脂材料内部发生化学反应生成分散性良好的纳米水合二氧化锰和水合氧化钛沉淀颗粒，然后用去离子水洗到出水pH值7。
（6）将上述制备的树脂在50℃干燥脱水3小时，即制得负载纳米水合氧化锰、水合氧化钛的吸附剂。
（7）将吸附饱和后的纳米吸附剂采用3%盐酸清洗、浸泡，时间1小时；
（8）将上述吸附剂采用水洗到出水pH值7。
由上述本发明提供的具体实施方式可以看出，本发明将重金属废水通过负载纳米水合氧化锰、水合氧化钛的吸附剂吸附的方法进行深度处理，该吸附剂具有良好的选择性，可进一步消除重金属废水中的铅、镉、汞、铜、锌、镍等离子，处理后出水中相应的重金属指标可达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）III类水标准。并且吸附饱和后的负载纳米水合氧化锰、水合氧化钛的吸附剂还能够再生使用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种去除废水中重金属的纳米吸附剂的制备方法，包括：
用常规酸碱处理新树脂的方法对大孔型阳离子交换树脂进行预处理；
其特征在于，所述方法还包括以下的步骤：
将预处理后树脂依次用二价锰离子、三价铈离子和三价钛离子溶液进行浸泡，再将过硫酸钠与NaOH混合溶液进行浸泡氧化，在大孔树脂材料内部发生化学反应生成纳米水合氧化锰和水合氧化钛沉淀颗粒，并在50℃条件下干燥脱水3小时，即制得负载纳米水合氧化锰、水合氧化钛的吸附剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将预处理后树脂依次用二价锰离子、三价铈离子和三价钛离子溶液进行浸泡包括：
配制浓度为0.5-1mol/L的二价锰离子溶液（硫酸锰、氯化锰或硝酸锰），用3倍树脂体积的该溶液搅拌浸泡树脂4-8小时，以离子交换树脂的静电吸附作用吸附锰离子进入树脂，时间到后，取出树脂，再用去离子水冲洗到中性；
配制浓度为0.1-0.2mol/L的三价铈离子（硫酸铈、氯化铈），用3倍树脂体积的该溶液搅拌浸泡树脂3-6小时，以离子交换树脂的静电吸附作用吸附铈离子进入树脂，时间到后，取出树脂，用2-3倍体积的去离子水清洗树脂，再用去离子水冲洗到中性；
配制浓度为0.2-0.4mol/L的三价钛离子（三氯化钛），用3倍树脂体积的该溶液搅拌浸泡树脂3-6小时，以离子交换树脂的静电吸附作用吸附钛离子进入树脂，时间到后，取出树脂，用2-3倍体积的去离子水清洗树脂，再用去离子水冲洗到中性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将过硫酸钠与NaOH混合溶液进行浸泡氧化，在大孔树脂材料内部发生化学反应生成纳米水合氧化锰和水合氧化钛沉淀颗粒包括：
将2-3倍树脂体积的0.5%-1%过硫酸钠与2-3mol/L的NaOH混合溶液，搅拌浸泡树脂，反应时间4-6小时，在大孔树脂材料内部发生化学反应生成分散性良好的纳米水合二氧化锰和水合氧化钛沉淀颗粒，最后用去离子水洗到出水pH值7-8。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，吸附饱和后的所述纳米水合氧化锰、水合氧化钛的吸附剂的脱附再生方法包括：
将吸附饱和后的所述纳米水合氧化锰、水合氧化钛的吸附剂采用2%-5%盐酸清洗、浸泡，时间0.5-1小时；
将所述纳米水合氧化锰、水合氧化钛的吸附剂采用水洗到出水pH值7-8。
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