[发明专利]一种处理水中重金属铜污染的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除水溶液中重金属铜离子的方法，属于污染修复领域。

背景技术

铜既是植物生长发育的必需微量元素，又是植物多种氧化酶的组成成分。植物缺铜,叶片容易缺绿,并从叶尖开始而且作物不能正常结实。铜是动物正常生长发育的必需元素,若食物缺铜,家畜易致“嗜异癖”的疾病。但同时铜也是需要控制的土壤重金属元素之一。过量的铜会使作物光合作用减弱,枝叶褪绿,根系生长受阻,产量下降。近几十年来,矿山开发、工业三废对土壤的污染、城市垃圾处理、污肥和含铜农药如波尔多液的广泛使用,都会造成土壤中铜的含铜增加,以致成为次生污染。这些污染物的排放已经造成环境的严重污染，并长期残留于环境中，通过地球化学过程污染地下水，通过生物地球化学过程污染整个生态系统，特别是农业生态系统，通过食物链危害动物与人类的健康。因此研究重金属铜的吸附和解吸特性,对重金属污染的防治与修复具有重要意义。

螯合树脂作为一种新型的功能高分子材料，具有吸附容量大、吸附选择性好、种类多等优点，是一类极具应用前景的吸附分离材料。学者们可以通过改变其物理性质和化学性质的方法制备出新的螯合树脂，使其在吸附分离方向展现出了广阔的研究前景。其中含N、S元素的螯合树脂对水溶液中贵重金属离子具有较高的吸附容量和较好的吸附选择性。介孔氧化硅材料具有均一有序的孔道、可调节的孔径、较大的比表面积以及良好的热稳定性等优点，在催化领域的应用取得了显著的成果，而其在吸附分离中的应用也展现出良好的发展前景。

本发明利用螯合树脂修饰的介孔氧化硅材料对重金属铜良好的吸附性和其本身的沉淀效果，从含重金属铜水溶液中脱除重金属铜离子。螯合树脂修饰的介孔氧化硅材料经水热合成技术而制备，得到干燥的、耐运输、易保藏的固体。投入到含一定浓度重金属铜离子的溶液，控制工艺条件脱除重金属重金属铜，为含重金属铜污水处理提供一种方法。

目前未见采用螯合树脂修饰的介孔氧化硅材料脱除水溶液中重金属铜离子的专利方法。

发明内容

本发明的目的在于有效脱除水溶液中重金属铜离子的方法。

基于上述问题，本发明提供了一种处理水中重金属铜污染的方法，其特征在于螯合树脂修饰的介孔氧化硅材料的制备以及脱除水溶液中重金属铜的方法，其步骤是：

(1)含重金属铜的溶液经过滤后引入反应器，调节溶液pH在1～8；

(2)调节溶液温度处于2～60℃；

(3)调节含重金属铜的溶液中铜浓度为<1000mg/L，

(4)将合成的螯合树脂修饰的介孔氧化硅材料MFT/S15-x-y，其中x为有机物与无机物的摩尔比，y为有机物中三聚氰胺与硫脲的摩尔比，有机物与无机物的摩尔比为1:1～20:1，三聚氰胺与硫脲的摩尔比为10:1～1:10，以一定比例投入到过滤后的含重金属铜溶液中，保持固液比在0.1～10g/L；

(5)引入搅拌震荡器，控制速率在0～250rpm；

(6)控制脱附时间在5～120min；

(7)反应后的液体经过固液分离器分离后导入其他反应器中；

(8)取经固液分离器分离后的液体，石墨炉原子吸收分光光度法分析水溶液中残余的铜浓度；

(9)

其中，所述螯合树脂修饰的介孔氧化硅材料MFT/S15-x-y的制备方法包括如下步骤：

(1)合成液A的制备：取适量37wt.％的甲醛水溶液和适量的去离子水，用氢氧化钠(0.1mol/L)溶液调整上述溶液pH值至6.5-9.5，之后加入一定量的三聚氰胺和硫脲，于30～80℃下搅拌5～24小时形成溶液A。

(2)合成液B的制备：取适量P123加入烧杯中，再加入适量(4mol/L)HCl溶液和去离子水，在25～60℃下搅拌使P123完全溶解，然后加入适 量正硅酸乙酯，搅拌3～12h，形成溶液B。

(3)将溶液A与溶液B以摩尔比1:1～20:1混和，在30～80℃下继续搅拌12～24h后，再于30～80℃下陈化48小时。将得到的白色沉淀过滤，洗涤，然后干燥，用乙醇索氏抽提24～72小时，即得螯合树脂修饰的介孔氧化硅材料。

(4)MFT/S15-x-y，其中x为有机物与无机物的摩尔比，y为有机物中三聚氰胺与硫脲的摩尔比。有机物与无机物的摩尔比为1:1～20:1，三聚氰胺与硫脲的摩尔比为10:1～1:10。