[发明专利]一种锌离子吸附材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理材料技术领域，具体涉及一种锌离子吸附材料的制备方法。

背景技术

当锌的浓度超过了有益范围时，就会对生态环境产生巨大的毒副作用。过量的锌能够抑制藻类的生长，降低叶绿素的含量和光合作用。如果锌在人体内含量过高，将会抑制吞噬细胞的活性和杀菌力，从而降低人体的免疫能力，疾病易感性增加。含锌废水主要来自镀锌工业在电镀过程中电镀漂洗废水、钝化废水、镀件酸洗废水、刷洗地坪和极板废水以及由于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”产生的废水。除此之外，还有来自钢铁工厂、丝绸工业、纤维制造、磨木浆工业及用于阴极处理的循环冷却系统所产生的废水中。含锌废水由于其镀锌工艺不同，组分也有所不同，主要有害物质有ZnCl₂、ZnO、ZnSO₄等。此外，粘胶纤维工业的工艺中加入ZnSO₄、Na₂SO₄及H₂SO₄会产生大量的酸性含锌废水，水中锌离子浓度可达150-220mg/L，甚至高达800mg/L，远远高于我国对含锌废水的排放标准。用天然植物材料作为吸附剂处理含有锌离子的废水，与传统的治理方法相比，具有成本低、设备简单和无二次污染等优势，有着极为广阔的应用前景（东北大学学报（自然科学版），2003，24(9)，907-910.）。

空心莲子草主要在农田(包括水田和旱田)、空地、鱼塘、沟渠、河道等环境中生长为害，已成为当前亟待研究和解决的草害问题。主要影响表现在：危害人畜健康，危及生物多样性和破坏生态环境。其化学成份主要含黄酮甙、三萜皂甙、有机酸、酚性成分、香豆素、糖、脂肪、蛋白质、6-甲氧基木犀草素、鼠李糖甙及藤菊黄素等。

本发明的创新性在于：（1）变废为宝，将空心莲子草作为水处理材料的原材料，提升了空心莲子草的经济价值；（2）利用空心莲子草富含有机酸、酚性成分、香豆素、糖等的特点，发挥上述成分对锌离子的选择性吸附能力；（3）用丙烯酸/氨三乙酸三钠改性空心莲子草，一方面利用丙烯酸的聚合固化作用，防止有机酸、酚性成分、香豆素、糖等有效成分的流失，另一方面，利用氨三乙酸三钠与有机酸复合，增加空心莲子草表面活性基团的数量，从而有效提升空心莲子草对锌离子的吸附量；（4）由于锌离子在pH值6～7的溶液中稳定存在，用二甲胺处理改性后的空心莲子草，将酸性基团与二甲胺复合成盐，避免在吸附锌离子的过程中，将溶液的pH值转变为酸性；（5）所制备的吸附材料对锌离子的吸附量高达46mg/g，即每克吸附材料可吸附46mg锌离子，是活性炭的20倍（绵阳师范学院学报，2010，29（5），45-49.）。

发明内容

本发明属于水处理材料领域，涉及一种锌离子吸附材料的制备方法。本发明提出的制备方法是将空心莲子草改性，具体工艺包括空心莲子草洗净、粉碎、丙烯酸/氨三乙酸三钠混合溶液改性以及二甲胺处理等。本发明制备的锌离子吸附材料具有以下优点：（1）对锌离子的吸附选择性强；（2）制备的锌离子吸附材料为有机质，可降解；（3）利用空心莲子草富含有机酸、酚性成分、香豆素、糖等的特点，充分发挥上述成分对锌离子的吸附作用，将锌离子的吸附量提升至46mg/g，即每克吸附材料可吸附46mg锌离子，是活性炭的20倍。本发明制备的锌离子吸附材料可用于电镀厂含锌废水处理，市场前景广阔。

本发明提出的锌离子吸附材料的制备方法，其特征在于：

1）清洁空心莲子草：将空心莲子草漂洗、烘干；

2）空心莲子草粉碎：将清洁后的空心莲子草置于粉碎机中，粉碎成粒径为20～100目的颗粒；

3）空心莲子草改性：将粉碎后的空心莲子草置于丙烯酸/氨三乙酸三钠混合水溶液中，搅拌2小时，过滤，于80～120℃干燥3～6小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的空心莲子草；其中空心莲子草与丙烯酸/氨三乙酸三钠混合溶液的料/液比为1/5～1/20（重量(g)/体积(mL））；其中丙烯酸/氨三乙酸三钠混合水溶液中丙烯酸的质量浓度为2%，氨三乙酸三钠的质量浓度为5%。

4）二甲胺处理：将改性的空心莲子草置于二甲胺水溶液中1～4小时，取出，过滤，置于干燥箱中，于40～60℃干燥6小时，得锌离子吸附材料；其中，二甲胺水溶液的质量浓度为0.5%～5%。

将锌离子吸附材料置于含锌废水中，调节溶液pH值为6～7，于25℃吸附4小时，废水中锌离子的浓度为50～500mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留锌离子量，得出吸附材料的锌离子吸附量。