[发明专利]一种用于吸附重金属的凝胶囊材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于重金属处理技术领域，特别涉及一种用于吸附重金属的凝胶囊材的制备方法。

背景技术

废水污泥中含有多种重金属离子，其对环境的危害性突出表现为：重金属离子在环境中不能生物降解，大部分属致癌、致畸、致突变的剧毒物质；水体中的重金属离子可通过食物链进入人体，在人体内累积，导致各种疾病和机能紊乱。

常用的重金属污染处理方法有沉淀-絮凝、电化学方法及膜分离、离子交换法等。其中化学沉淀法较为常用，如通过在废水中加石灰乳形成氢氧化物沉淀以除去重金属，该方法具有易操作、成本较低的优点，但同时也会产生大量含重金属的污泥，其后处理十分困难。利用膜分离技术处理废水虽然有效，但存在膜制备成本较高，国产膜还存在着选择性和膜材料使用寿命等系列问题。利用离子交换树脂处理废水也存在着使用重复性能及后处理麻烦等问题。

吸附法因为操作简单、使用方便而成为废水处理最常用的方法，其中还衍生出了物理吸附法、树脂吸附法和生物吸附法。吸附法中最重要的是吸附剂的开发与选择。目前应用于工业废水处理的吸附剂主要有活性炭、生物吸附剂和其他的一些尚处于实验室模拟阶段的吸附剂，如粘土类吸附剂、高分子吸附剂、利用废弃物制备的吸附剂和复合吸附剂。其中活性炭作为一种有效的水和废水处理吸附剂可用于大多数重金属、有机分子的除去且吸附能力强，但由于活性炭成本昂贵、工艺操作及管理较为复杂，因而较难以在经济尚不发达的地区得到广泛的应用。

目前，有学者利用丰富的硅藻土资源研究出处理Cu²⁺、Zn²⁺效果较好的吸附剂，利用天然沸石资源，如丝光沸石、斜发沸石、膨润土等制备重金属离子改性吸附剂，利用废粘土制备重金属离子改性吸附剂。使用自然资源制备吸附剂，具有原料来源广、制造容易、价廉的优势，但吸附剂使用寿命短，重金属吸附饱和后再生困难，难以回收重金属资源。其他吸附剂也都存在吸附效率低，易产生二次污染等问题，因此如何提高吸附剂的吸附效率、重复利用率、减少二次污染仍然是大批量处理工业废水中面临的严重挑战。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于吸附重金属的凝胶囊材的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种用于吸附重金属的凝胶囊材的制备方法，包括以下步骤： 

1)        称取8～30质量份的氢氧化钠或氢氧化钾，加水配制成碱液，加入15～45质量份的丙烯酸，搅拌混匀； 

2)        再依次加入35～65质量份的交联剂和65～100质量份的引发剂，搅拌反应20～65min，得到聚合液A； 

3)        向聚合液A中加入20～50质量份的硅藻土，搅拌混匀，得到聚合液B；

4)        将聚合液B置于70～90℃聚合反应3～6.5h，洗涤，干燥，研磨，得到凝胶囊材。

优选的，步骤3）中还包括向聚合液A中加入壳聚糖、高岭土、膨润土、沸石、海泡石、海藻中的至少一种，其质量为聚合液A的3～15%。

优选的，步骤3）中还包括加入壳聚糖、海藻中的至少一种。

优选的，所述交联剂为双丙烯酰胺或水溶性酚醛树脂。

优选的，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。

优选的，步骤1）中，碱液浓度为1.0～3.5mol/L。

优选的，步骤4）中，将聚合液B置于80℃聚合反应5h。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种吸附重金属复合材料的制备方法，将凝胶与传统重金属吸附剂有机结合制成凝胶囊材，两者协同作用，使重金属去除率更高，性能更稳定。

本发明所用原料来源丰富，成本低，展现了廉价吸附剂应用于重金属修复领域中的巨大优势。该凝胶囊材具有代替昂贵的吸附剂去除污水、污泥或土壤中重金属的潜力。

本发明制备工艺简单，所得凝胶囊材可再生循环利用，高效环保，节省资源，且不会对环境造成二次污染。

具体实施方式

一种用于吸附重金属的凝胶囊材的制备方法，包括以下步骤： 

1)        称取8～30质量份的氢氧化钠或氢氧化钾，加水配制成碱液，加入15～45质量份的丙烯酸，搅拌混匀； 

2)        再依次加入35～65质量份的交联剂和65～100质量份的引发剂，搅拌反应20～65min，得到聚合液A； 

3)        向聚合液A中加入20～50质量份的硅藻土，搅拌混匀，得到聚合液B；