[发明专利]一种可检测和去除镉的超分子水凝胶因子及其制法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护中废水处理技术领域，尤其涉及一种可检测和去除镉 的超分子水凝胶因子及其制法。

背景技术

超分子水凝胶(Supramolecular hydrogels)是指以水为主要溶剂，通过小分子 (分子量≤2000，又名凝胶因子)自组装形成的纳米聚集体。这种聚集体是凝 胶因子的亲水基团在水中溶解和它的疏水基团在水中聚集从而达到平衡的一种 状态。与传统的高分子聚合物凝胶不同，超分子水凝胶是通过氢键、疏水性作 用、π-π堆积等弱的非共价作用而形成的，可以通过改变环境的温度、pH值、 离子强度、电场和磁场等条件来达到溶液-凝胶的可逆转变。

超分子水凝胶因子一般都是氨基酸、多肽、糖及其衍生物。目前引起大家 广泛关注的是氨基酸为凝胶因子的超分子水凝胶，这种氨基酸水凝胶具有生物 相容性好、毒性低、可降解；在环保领域有其独特的应用价值。

镉是一种毒性很大的重金属，其化合物也大都属毒性物质，因此被认为是 一种危险的环境污染物。近年来，无论是从毒性还是蓄积作用来看，镉都将是 继汞、铅之后污染人类环境、威胁人类健康的第三个金属元素。镉在电镀、汽 车及航空、颜料、油漆、印刷等行业都有广泛的应用，工厂排出的含镉废水是 水体镉污染的主要污染源。比如电镀工业、军工生产排放的废水(含镉量约 0.065mg/L)和硫酸矿石制取硫酸、磷矿石制取磷肥等工艺排除的废水(含镉量 高达0.089mg/L)等对水体污染尤为严重。镉对人体的危害已经引起了世界各国 的重视，各国均制定了相应的国家标准。我国规定工业废水中镉的最高排放浓 度为0.1mg/L，所以含镉废水再排放之前必须进行处理，以达到排放的要求，避 免污染中毒事件的发生。在我国，也发生过严重的镉污染事件。因此，含镉废 水的有效处理刻不容缓，研究、开发高效经济的含镉废水的处理研究，具有重 大的社会、经济和环境意义。

例如：公开号为CN101195862A、名称为“一种镍钴溶液净化除镉的方法” 专利所述的方法主要用在生产金属镍或钴工艺过程中除镉，其净化过程是采用 D201树酯对镍钴溶液进行离子交换除镉的；公开号为C22B19/02、名称为“氧 化锌矿石除铅、除镉工艺”的专利；它是将氧化锌矿石放入高温炉内进行焙烧， 除镉后可得到的含镉物料，用于生产氧化锌，这种方法工艺复杂、去除镉效率 较低，不利于工业推广。

然而，现有制备的超分子水凝胶凝胶因子质量水平低，与生物相容性差， 制备复杂。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有制备的超分子水凝胶凝胶因子质 量水平低，与生物相容性差，制备复杂。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可检测和去除镉的超分子水 凝胶因子及其制法。

本发明是这样实现的，一种可检测和去除镉的超分子水凝胶因子的制法， 所述可检测和去除镉的超分子水凝胶因子的制法包括以下步骤：

超分子水凝胶因子的制备；

将制备的超分子水凝胶因子与无机物按质量计(6～7)：(4～3)复配后，制 得可检测和去除镉的超分子水凝胶因子；制得可检测和去除镉的超分子水凝胶 因子与待处理的废水按质量比1:30～1:1500，用碱调整pH至7.0～9.0，搅拌 20～40min之后，在常温或加热条件下曝气1～2.5小时。

进一步，所得的除镉后的废水再进行气浮处理。

进一步，所述的无机物为硫酸钠、硫氢化钠一种或两种混合物。

进一步，超分子水凝胶因子的制备包括：

步骤一，将二茂铁二甲酸溶于有机溶剂中，冰浴下缓慢加入酰胺缩合剂和 苯丙氨酸甲酯盐酸盐，调节溶液pH至碱性，室温下搅拌反应10～15h，反应完 成后经分离纯化得中间产物；

步骤二，甲醇的制备；

步骤三，将所得中间产物溶于所得甲醇中，逐滴加入碱溶液，室温下搅拌 反应，反应完成后调节溶液pH至中性，经分离纯化后得超分子水凝胶因子。

进一步，

步骤二中甲醇的制备具体包括：在第一反应器中，氢气和二氧化碳摩尔比 为3：1～8：1，在Cu:Zn:Al摩尔比为(62～75)：(15～28)：(10～20)的铜基加氢 催化剂作用下，温度230～280℃，压力5.0～8.5Mpa，气体空速10000-20000h^-1下进行第一步催化反应，得到甲醇、水、一氧化碳；