[发明专利]一种聚合物基纳米复合材料及其制备方法和其深度处理酸性含铅矿冶废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于工业废水深度处理技术领域，更具体地说，涉及一种聚合物基纳米复合材料及其制备方法和其深度处理酸性含铅矿冶废水的方法。

背景技术

铅是自然界分布很广的元素，也是工业中常使用的元素之一。铅和可溶性铅盐都有毒性，对人体健康和动植物生长都有严重危害。如每日摄取铅量超过0.3mg就可在人体内累积，引起贫血、神经炎等病症。工业废水是重要的铅污染源，国家综合废水排放标准中明确规定含铅废水的排放标准为铅总含量≤1mg/L。由于铅的严重危害，以及环境污染和资源短缺问题日趋严重，人们对含铅废水的处理日益重视，尽可能降低废水中铅的浓度，已成为重要的社会需求。

矿冶工艺十分复杂，产生的废水酸性强、含重金属污染物种类多，特别是含有Pb、Cr、Cu等有毒重金属，如果废水直接排放将会严重威胁生态环境和人类健康。矿冶废水处理的基本方法就是采用各种技术手段，将污水中的污染物去除甚至回收，使水质得到净化。

现代矿冶废水的处理技术按原理可分为物理法、化学法、物理化学法、生物法四大类。目前，含铅矿冶废水的处理技术主要有中和沉淀法、铁氧体法、硫化法等常规技术，另外生物吸附法、电化学法、离子交换与吸附法也有应用。其中，石灰中和沉淀法是最为普遍采用的技术，该方法处理成本低、工艺简单，但是存在处理效率低、沉渣量大等缺点。铁氧体法和硫化法因为处理效率高于石灰中和沉淀法而逐步得到应用，但是这两种处理技术存在操作较复杂、硫化法容易产生硫化氢等有毒气体、铁氧体法对反应条件要求较高等缺点。另外，虽然它们的处理效率高于石灰中和沉淀法，但仍旧难以满足深度处理的要求。生物处理法具有来源广泛、成本低廉、快速吸附的特性，但目前仍处于理论和实验研究阶段，且吸收容量小、效率低以及吸收后难分离都是制约生物处理法发展的重要弊端。电化学法虽处理效率高，但耗能巨大，操作成本高，其发展也受到很大束缚。离子交换与吸附法在重金属的深度处理方面具有效果好、装置简单、占地面积小、易再生、循环利用率高等优点，已在各国的水体重金属去除及回收利用领域得到广泛应用。开发高选择性、高稳定性、可循环利用的环境功能材料是该技术的核心。

研究表明，聚合物基复合功能材料对目标污染物选择性强，应用于离子交换与吸附技术，具有污染物深度处理能力。经检索，已有使用离子交换与吸附法处理含氟废水的技术方案公开，如中国专利申请号为201210524428.7，申请日为2012年12月10日，发明创造名称为：一种新型聚合物基复合材料、该材料的制备方法以及一种水体深度除氟的方法，该申请案公开了一种复合材料，基体为苯乙烯-二乙烯苯共聚球体，孔内均匀分布有纳米水合氧化锆颗粒。该水体深度除氟的方法，其步骤为：（a）过滤含氟废水，并调节滤液pH至3.0-8.0之间；（b）滤液通过吸附塔，塔内填充有新型聚合物基复合材料；（c）当出水氟离子浓度达到泄露点时停止吸附，利用NaOH-NaCl混合溶液对吸附塔内的上述新型聚合物基复合材料进行脱附再生，再生后供循环使用。该申请案提高了材料对氟离子的吸附容量和选择性。但该申请案的复合材料表面带有正电性季铵基，会排斥二价铅阳离子，更重要的是该申请案的复合材料耐酸性差，因此并不能很好的延伸使用于深度处理酸性含铅矿冶废水。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明针对传统方法处理含铅酸性矿冶废水难以实现达标排放且副产物后续处理繁琐等现状，研发并制备了一种耐酸性强、选择性好、循环使用性能稳定的聚合物基纳米复合材料，并且提供了一种使用该纳米复合材料经济、高效地深度去除酸性矿冶废水中铅的方法，为含铅矿冶废水的深度处理与综合利用提供了重要的保障。本发明提供的技术方案采用磺酸基化苯乙烯-二乙烯苯共聚球体为骨架，制备得到的复合材料表面为负电性，从而实现了骨架对铅二价阳离子的预富集，强化了固载纳米颗粒对铅的吸附能力，同时本发明的复合材料耐酸性强，适用于处理酸性废水。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：