[发明专利]一种利用福寿螺的螺壳回收水体重金属镉离子的方法

说明书

技术领域

本发明属于废弃物资源利用技术领域，具体涉及一种利用外来入侵动物福寿螺的螺壳粉末回收水体重金属镉离子的方法。

背景技术

福寿螺(Pomacea canaliculata)被世界自然保护联盟的入侵物种专家组列为100种危害最为严重的外来入侵种之一。福寿螺的适应性极强，由于弃养导致福寿螺进入自然环境，因环境适宜且缺少天敌而迅速扩散蔓延，种群数量激增。目前在我国的广东、广西、福建、浙江、湖南、四川、云南、台湾等10多个省市、地区均有福寿螺的分布。2006年的一项数据显示我国被福寿螺入侵的稻田面积已经超过300,000公顷。入侵亚洲部分地区之后仅仅30年左右，福寿螺已经成为亚洲国家水稻生产中危害最为严重的外来生物之一。

目前人们为了消灭严重危害农业生产的福寿螺采取了很多方式方法。每年在防控杀灭福寿螺的过程中产生大量的螺壳，大量的螺壳一直未能得到充分利用，被当做废弃物遗弃，不仅带来处置螺壳需要付出的人力、物力场地等费用，而且造成环境污染，处理不当的螺壳在农田中还经常会引起割伤等意外。所以，如何寻找适宜的技术解决方案，成功利用福寿螺螺壳，实现“化害为利”、“变废为宝”，是一个亟待解决的重要问题。目前尚未见将福寿螺螺壳作为金属离子回收剂应用于水体重金属污染治理与修复方面还未见任何技术报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术对废弃的福寿螺螺壳再利用技术的不足，提供一种利用外来入侵动物福寿螺的螺壳回收水体重金属Cd的方法，同时显著提高废弃物的利用效率。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种利用福寿螺的螺壳回收水体重金属镉离子的方法，包括以下步骤：

(1)将入侵动物福寿螺的螺壳晾干后研碎得螺壳粉末；

(2)将螺壳粉末直接投加于水体，吸附回收重金属镉离子。

步骤(1)中所述入侵动物福寿螺(Pomacea canaliculata)的螺壳粉末过100～200目筛(粒径0.150mm～0.0750mm)；优选过200目筛；采用所述粒度的粉末的有益效果是：比表面积大且适宜，吸附反应充分。

步骤(2)所述水体初始的镉离子浓度可在0～500mg/L之间(进行螺壳回收之前)，采用的螺壳粉末用量是2～10g螺壳粉末/L水体；优选的用量是2g螺壳粉末/L水体；初始浓度较高时可采用多次循环吸附方式进行。

优选地，所述水体的pH值为3.5～5.5；步骤(2)所述吸附用时40～100分钟。

优选地，将螺壳粉末按一定量直接投加于水体后，采用200rpm的速度震荡1小时，再在4500rpm条件下离心处理5min，然后进行固液分离，固液分离可采用离心机、自然沉淀和200目滤布进行，震荡和离心及固液分离操作可根据具体应用条件进行技术手段的常规选择和替换。固体的含镉渣于60℃烘干24h，可作为镉矿加工原料。固液分离过滤后的水体可根据重金属镉离子的浓度进一步循环吸附回收重金属。

本发明的有益效果是：

本发明提供了整体系统的技术方案，利用废弃物材料福寿螺螺壳，成功解决了水体重金属镉离子污染的处理难题，福寿螺螺壳在华南地区常见，容易获取，实现了将福寿螺螺壳“化害为利”，变废为宝。

本发明通过创造性地分析结合长期大量的实验总结了适宜的技术条件，进一步总结出获得了采用福寿螺螺壳回收水体重金属镉离子的最佳处理条件，获得了显著的效果，具有重要的实际推广应用意义。

附图说明

图1水体镉离子初始浓度和残留浓度对照关系

图2水体pH值对福寿螺螺壳吸附Cd离子的影响

图3反应时间对福寿螺螺壳吸附Cd离子的影响

图4反应温度对福寿螺螺壳吸附Cd离子的影响

图5福寿螺螺壳吸附Cd的容积变化曲线

图6吸附实验前福寿螺螺壳X射线衍射图谱(附碳酸钙、碳酸镉晶体图谱)

图7吸附实验后福寿螺螺壳X射线衍射图谱(附碳酸钙、碳酸镉晶体图谱)

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步详细说明本发明。本发明实施例采用的入侵动物福寿螺的螺壳可采用防控杀灭福寿螺的过程中产生的大量螺壳，也可以收集非人工原因死亡的福寿螺，还可以收集活的福寿螺去除其他组织后的螺壳，对螺壳来源不做限定。

实施例1水体镉离子初始浓度对本发明技术效果的影响

本发明提供一种利用福寿螺(Pomacea canaliculata)的螺壳回收水体重金属镉离子的方法，包括以下步骤：