[发明专利]一种氧化石墨烯胶体吸附分离低浓度重金属离子的方法

说明书

技术领域

本发明属于资源回收和水处理领域，特别涉及低浓度重金属离子吸附分离的方法。

技术背景

随着全球工业化发展，产生了大量的工业和生活污水，这些污水中含有重金属元素，如果未经处理就进入河流湖泊，就会对生态和人类产生重大危害。重金属一般指比重在5以上的金属，主要有金、银、铜、铅、锌、镍、钴、铬、汞、镉等大约45种 。其中对人体毒害最大的有4种：铬、镉、铅、汞，这些重金属在水中不能被分解，易在食物链上富集，与其他毒素结合生成毒性更大的有机物使毒性放大，严重影响生态环境和人们的身体健康。目前我国每年都有数以万计的人身受重金属的毒害，重金属对人们的身体健康带来了巨大的威胁。由于重金属进入食物链后会在高级动物体内富集，一旦被生物获取除死亡很难离开食物链，因此，重金属的危害是非常深远的。生物摄取重金属的主要途径是通过受重金属污染的水体，要根本解决重金属对人体和生态环境的危害最根本的方法是除去水体中的重金属。但是重金属在水体中的浓度一般都很低，国家水质常规指标对重金属镉、铬、汞及铅的最大极限浓度分别为0.005 mg/L、0.05 mg/L、0.001 mg/L和0.01 mg/L，低浓度重金属对人体短期危害不明显，但是长期危害却是巨大的。因此，充分利用新材料、开发出高效绿色的吸附分离技术工艺来解决水体中重金属对人们身体健康和生态环境的危害难题都是当前国际社会面临的极其重要且刻不容缓的课题。

现有分离低浓度金属离子的方法有沉淀法、萃取法、离子交换树脂法，膜分离法、吸附法等，沉淀法用水量较大，而且需用沉淀剂，废液需调节pH值后才能排放到环境中去。萃取法富集尽管效率高，富集倍数大，但相比太小，萃取剂溶解损失大，成本高和二次污染大等问题还没有彻底解决。离子交换法比萃取法有更好的发展和应用前景，这是因为离子交换法工艺简单、设备封闭、吸附效率高、脱附再生容易、操作方便、易于实现工业化和自动化等特点，而且该方法一般不用易燃、易爆、有毒有害的有机物，废水产量少，易于处理，具有较好的社会环境效益，但离子交换剂价格较昂贵，使用过程中易被污染。膜分离法具有无相态变化、常温操作、设备简单、操作方便、分离效果好、能量消耗少、自动化程度高等优点，并且可实现废水处理与回收金属的双重目的，但是膜分离需要高压设备且需定期对膜进行清洗，造成设备投资大，运行费用高。对于分离、富集低浓度的金属离子溶液，采用吸附法具有耗能低、操作简单、效果显著、环境污染小，选择性高等优点，但是找到高效、环保、价廉的吸附剂和避免吸附剂的二次污染是当前吸附分离法亟待解决的关键问题。