[发明专利]一种沼液中重金属杂质的去除方法

说明书

本发明公开了一种沼液中重金属杂质的去除方法，包括以下步骤：S1制备不同纳米粒子，并统计表征；S2建立调控规律，筛选纳米粒子组；S3构建纳米粒子的吸附模型；S4构建纳米粒子的解吸模型，并判定高效纳米粒子；S5进行放大实验，统计其吸附率以及回收率，并回收高效纳米粒子；本发明的有益效果是：通过先制备不同分子量的纳米粒子，再根据纳米粒子表征构建调控规律，筛选出高效的纳米粒子组，再将高效粒子组依次经过吸附模型和解吸模型筛选后，精准筛分出高效的纳米粒子，并且以解吸模型提供回收纳米粒子的可行性，最后经过放大实验到实际应用中，能高效去除杂质并回收吸附剂。

技术领域

本发明涉及纳米粒子净化领域，具体是一种沼液中重金属杂质的去除方法。

背景技术

沼液是沼气工程发酵后残余物经固液分离的液体部分，是制备液体有机肥的理想原料。但是，沼液含水量大，肥效成分低，含有多种重金属，造成沼液弃用比例高达70％。通过对沼液进行膜浓缩，营养成分可提高到原液的4～7倍，而体积仅为原液的1/10～1/8，膜产水达到《畜禽养殖业污染物排放标准GB18956-2001》，是沼液资源化利用的一个重要方向。

空格沼液浓缩在富集营养成分的同时，也产生了重金属的超标问题。其中，Cu(II)和Zn(II)是沼液中常见的重金属超标物，Cu(II)和Zn(II)在沼液中的浓度约为10～70mg/L，10～90mg/L，超标率分别为80.00％～102.42％，44.67％～52.36％。如杭州地区沼液中Cu(II)和Zn(II)含量为13.6mg/L和27mg/L，是《农用灌溉水质标准GB5084-2005》标准的13.6倍和13.5倍。沼液经过膜浓缩后，Cu(II)和Zn(II)含量会大幅增加，导致在土壤中累积，形成极高的污染风险。

空格腐殖酸(Humic acid,HA)是一种水溶性天然有机质，对多种重金属均具有极强的吸附能力。HA表面的羧基，酚羟基，羰基等官能团是其潜在的吸附位点，可以和Cu(II)，Zn(II)，Pb(II)，Cr(VI)，Cd(II)等多种金属发生络合反应。其中，HA对Cu(II)和Zn(II)的吸附容量达到2013.5mg/g和2597.9mg/g，这和HA表面N/O官能团与金属离子的配位作用，静电作用以及离子交换作用密切相关。对HA吸附条件的研究表明，HA在中性和弱碱性溶液中对Cu(II)和Zn(II)的去除率最高，改变溶液pH、溶液离子强度以及溶液种类，金属离子会从HA表面脱附进入溶液。由此可见，HA是一种高效的，可逆的重金属吸附剂，但是分离困难制约了其应用。

用HA包覆磁性纳米颗粒能够解决HA分离困难的问题，研究表明，共沉淀法可以得到Fe₃O₄为核，HA为壳的磁性纳米颗粒，磁性纳米颗粒不仅对重金属有较强的吸附能力，还可以利用Fe₃O₄的磁性，实现吸附剂的分离和回收。但是，磁性纳米颗粒对重金属的吸附性能和其表面HA的分子结构、表面官能团关系密切，因此如何科学的考察纳米粒子的吸附性能以及回收性能，提供一种高效的沼液中重金属杂质的去除方法，并高效回收吸附剂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种沼液中重金属杂质的去除方法，以至少达到高效去除杂质并回收吸附剂的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种沼液中重金属杂质的去除方法，包括以下步骤：

S1制备不同分子量的腐殖酸包裹Fe₃O₄的纳米粒子，并统计各个纳米粒子的表征；

S2针对表征建立不同的纳米粒子的调控规律，筛选出高效的纳米粒子组；

S3针对筛选出的高效纳米粒子组，以确定浓度的沼液浓缩液中的Cu(II)和Zn(II)作为标准化合物，构建纳米粒子对Cu(II)和Zn(II)的吸附模型；