[发明专利]一种利用改性壳聚糖回收电镀废水中镍的方法

说明书

一种利用改性壳聚糖回收电镀废水中镍的方法，是将壳聚糖溶解于异丙醇中进行冷冻预处理，然后加入谷氨酸，与壳聚糖通过酯化反应制备改性壳聚糖，将改性壳聚糖投加到含镍废水中搅拌反应，反应结束后加入硫酸溶液解吸。本发明制备的谷氨酸改性壳聚糖对于Nisupgt;2+/supgt;具有优异的吸附性能和选择性，对于Nisupgt;2+/supgt;的吸附量能达到237.4mg/g，且达到平衡吸附的时间仅仅为20min，重复使用5次以后，其吸附量依然能保持在第一次吸附量的89.68%，具有优异的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及工业废水处理技术领域，具体涉及一种利用改性壳聚糖回收电镀废水中镍的方法。

背景技术

长期以来，国内的电镀企业对资源消耗量大，我国对含重金属废水排放量可达4亿吨/年，对此类废水的处理成本也越来越高。镍作为一种最常见电镀废水中常见的致敏性金属，过多的摄入，会引起皮肤性疾病，如过敏性皮炎、湿疹等症状，更为严重者可导致中枢性循环和呼吸紊乱、上呼吸道障碍乃至呼吸道癌症。因此，开发一种经济、简单、有效的镍回收材料和技术，是十分紧迫和必要的。

去除重金属的方法主要包括化学沉淀法、离子交换法、电渗析法、微生物法等，但普遍存在操作步骤烦琐、原料及设备昂贵、易造成二次污染、对低浓度离子不敏感等缺陷，如离子交换法利用金属离子可与离子交换树脂上的离子交换，但交换设备及材料成本是不容忽视的问题。另外，电镀废水中除了大量的重金属外，往往还有大量的有机物，与重金属形成稳定的络合物，使得回收重金属回收难度大大提高。有鉴于此，国内外研究学者将目光聚焦在经济节约、不造成二次污染以及选择性高和吸附量大的吸附性材料上。

与其他吸附材料相比，壳聚糖表面含有大量的羟基和氨基，可与镍离子螯合或者配位，并且因其天然无毒性、来源丰富、易生物降解，使其成为天然高分子绿色环保的重金属离子吸附剂，但是壳聚糖对于镍的吸附去除没有选择性，且壳聚糖在低于5.5的pH环境下具有高溶解性，难以从水溶液中分离，这些问题限制了壳聚糖在废水中镍的去除处理中的应用；谷氨酸价格低廉，富有氨基和羧基，用谷氨酸修饰壳聚糖可以增加壳聚糖分子的配位原子数，从而提高其吸附性能。但是现有的谷氨酸改性壳聚糖大多采用交联剂使得谷氨酸和壳聚糖发生交联接枝，制备的复合材料对于镍的回收效果较单独的壳聚糖而言提高并不明显，且重复使用过程中吸附性能会出现明显的衰减。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用改性壳聚糖回收电镀废水中镍的方法，操作简单，对镍的吸附性能优异，且改性壳聚糖在循环使用中吸附性能稳定不下降。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种利用改性壳聚糖回收电镀废水中镍的方法，其特征在于：将壳聚糖溶解于异丙醇中进行冷冻预处理，然后与谷氨酸通过酯化反应制备改性壳聚糖，将改性壳聚糖投加到含镍废水中搅拌反应，反应结束后加入硫酸溶液解吸。

进一步，上述冷冻预处理具体是将壳聚糖溶于异丙醇中，静置2-4h，然后在-10～-12℃下冷冻1-2h，再置于-15～-20℃下冷冻4-8h，再采用45-50℃恒温水浴解冻，解冻完成后立即进行超声处理使其逐渐变成透明糊状。

采用谷氨酸与壳聚糖进行酯化反应时发现，由于购买的成品壳聚糖的脱乙酰度较高，结晶性大，谷氨酸和壳聚糖反应缓慢，改性困难，且改性后的壳聚糖吸附性能较差，对于Ni²⁺的选择性不强。

本发明采用异丙醇溶解并进行一定程度的溶胀，在冷冻过程中，初始时由于冷冻浓缩效应，使得异丙醇的渗透性增大，异丙醇分子更多的进入壳聚糖内部，随着温度的继续下降冷冻，低温效应取代了浓缩效应，壳聚糖内部的异丙醇凝结成冰晶，并缓慢长大，在冰晶机械力作用下，打破了壳聚糖分子内和分子间氢键，使得壳聚糖分子的结晶性降低，同时粘度下降，使得谷氨酸与其更容易发生酯化改性，同时改性后的壳聚糖的吸附性能得到显著提升，具有在此过程中不使用酸、碱等物质，减少化学污染。