[发明专利]一种重金属离子过滤纸及其制备方法

说明书

本发明涉及一种重金属离子过滤纸及其制备方法。本发明先将木浆纤维在打浆机中充分叩解、分丝、帚化；然后以钙盐为钙源，正硅酸乙酯为硅源，以木浆纤维为依托和反应场所，在碱性条件下使正硅酸乙酯水解产生硅酸根与钙离子结合生成硅酸钙原位负载在纤维上；再将负载多孔硅酸钙的针叶木浆和阔叶木浆按一定比例混合，加入湿强剂，匀浆后抄造成滤纸，不仅克服了合成多孔硅酸钙一般需要加入模板剂或在超声波条件下进行的缺点，还能使生成的硅酸钙高度分散并牢固地结合在纤维上，提高了纤维素负载多孔硅酸钙滤料的稳定性，通过抄造成滤纸，使其具备吸附截留废水中重金属离子的能力，实现通过普通过滤即可去除废水中的重金属，具有广阔的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及重金属废水处理领域，尤其是涉及一种重金属离子过滤纸及其制备方法。

背景技术

越来越多的重金属离子释放到环境中，已导致严重的环境污染，危害人们身体健康。重金属污染已成为全球最为棘手的环境问题之一。为减少重金属的危害，人们已作出许多努力来消除重金属。吸附法是一种最常用的处理方法之一，由于具有处理工艺简单、操作方便、处理效率较高、适于低浓度特别是废水的深度处理而广受水处理界的青睐。吸附材料是决定吸附处理效果的关键。活性炭、沸石和天然黏土由于本身的结构限制，活性官能团少，对重金属的吸附容量一般较小。合成吸附材料由于可根据吸附对象的特点和吸附处理要求来进行设计，一般可以达到较好的效果，但往往存在吸附材料制造较困难，成本较高等问题。

寻找、研发快速简便的重金属离子的分离方法一直是重金属废水处理领域努力的方向。过滤是一种最常用的悬浮物分离方法，分离效率高，速度快，成本低。但由于重金属离子粒度小，其水合离子半径一般在1nm以下，采用普通过滤无法截留重金属离子，即使微滤、超滤和纳滤也无法截留重金属离子，因此，必须对滤材(料)进行改进，或对重金属离子形态进行改变，如胶束强化超滤和聚合物强化超滤就是通过加入表面活性剂使重金属离子包裹在胶束中或通过聚合物把重金属离子固定在聚合物上以增大重金属离子的粒度，以便超滤膜截留。对滤材(料)进行改进，一方面是进一步减少滤孔尺寸，另一方面是通过修饰、负载活性物质提高对重金属的吸附截留能力。通过这些措施，使分离重金属可以像普通过滤一样容易。

发明内容

针对上述吸附法处理重金属废水和普通过滤方法所用滤材(料)存在的问题，本发明提供一种重金属离子过滤纸，其为表面负载多孔硅酸钙的木浆纤维抄造而成，具有过滤截留重金属离子的功能，其特点是：(1)在经过打浆高度分丝、帚化的纤维素存在下原位合成对重金属离子有强吸附能力的多孔硅酸钙，使硅酸钙以纤维素为模板和依托高度分散在纤维中，并牢固地附在纤维上，提高对重金属的吸附截留能力和稳定性；(2)以负载多孔硅酸钙的纤维为原料，配以湿强剂等辅料，抄造成滤纸，用于重金属废水过滤，可使重金属分离像普通过滤一样简单而方便；(3)兼具较高的重金属截留能力和优良的废水透过性，可实现废水中悬浮物和水溶性重金属离子的同步分离，达到处理水一次性清净。

本发明另一个目的在于提供上述重金属离子过滤纸的制备方法，包括如下步骤：

(1)将木浆纤维加水配制成质量百分浓度为4.5～5.0％的浆料，在打浆机上进行打浆，打浆时间控制在4.5～5.5h，其中轻刀疏解1.～1.5h，中刀叩解2.5～3h，重刀叩解1～1.5h，质量控制指标：挂浆量8.0～8.5g，打浆度为85～92°SR；

(2)取步骤(1)制备好的浆料加入到反应器中，加水稀释至纤维质量百分数为0.4～0.5％，充分搅拌1～2h，然后按钙盐与木浆纤维质量比为0.5～2.5∶1加入钙盐，待钙盐溶解后继续搅拌1～1.5h，再加氢氧化钠调节溶液pH为9.5～10.5；然后按正硅酸乙酯与钙盐的物质的量比为1.0～1.2∶1缓慢滴加正硅酸乙酯，滴完后继续搅拌反应2～4h，静置陈化12～24h，过滤，再用水洗涤3～5次；