[发明专利]一种大体积污水中重金属离子的去除方法

说明书

本发明涉及纤维素包覆磁流体领域，尤其涉及一种可用于大体积污水处理的纤维素包覆磁流体的制备方法。本方法首先制备纤维素包覆的智能型磁流体，精细控制初始粒径为10nm以下，呈分散良好的流体状态，当吸附重金属达到饱和后，这种智能型的磁流体会转变为易于沉降、易于通过外加磁场实现固液分离的团聚状态。这一特性在大体积污水处理时具有独特优势，可以解决当磁性材料用在大体积污水的处理时，无法通过外加磁场将吸附了重金属离子的磁性材料从大体积的污水中分离出来的难题。

技术领域

本发明涉及纤维素包覆磁流体领域，尤其涉及一种可用于大体积污水处理的纤维素包覆磁流体的制备方法。

背景技术

当今，过量的重金属离子的排放对环境的污染越来越值得重视。通过食物链富集聚积和饮用重金属超标的水，人体健康受到重金属的严重威胁。例如，当环境受到污染后，镉可通过食物链等进入人体富集，破坏体内的巯基酶系统，致使机体出现炎症和水肿。更为可怕的是，进一步形成的镉蛋白，还会严重损害肝、肾等器官的功能。再如，铜离子作为一种常见的重金属离子，如果摄入过多，则会造成消化系统紊乱，长期过量还可能导致肝硬化，已有研究证明肝癌的死亡率与环境中的铜含量存在着正相关的关系。

由于重金属的毒害作用，开发重金属脱除的方法迫在眉睫。传统的水溶液中重金属脱除方法主要有：化学沉淀法，离子交换树脂法，吸附法等。化学沉淀法是处理废水中重金属污染中使用最为广泛的方法之一，该方法工艺简单，然而需要用到化学沉淀剂。离子交换树脂法具有处理容量大、方便快捷等优点，但其操作费用高，离子交换剂再生操作复杂。吸附法由于其成本低、浓缩效率高、环境友好，因此是目前最有希望的方法。对于吸附法而言，高效的吸附剂是关键。磁性材料作为一种常见的吸附剂，由于可以通过外加磁场的方法，方便快捷地实现固相和液相的分离。因此备受瞩目。然而通常磁性材料被用于DNA提取、蛋白纯化、生物样品中小分子化合物的富集等领域。一般都是小体积应用体系(10毫升左右)，罕见用于大体积(100升以上)污水中重金属离子的去除，这是因为从吸附角度来看，材料粒径越小，比表面积越大，吸附容量也越大。而从磁性角度来看，材料粒径越小，磁性越弱，当用在大体积(100升以上)污水的处理时，无法通过外加磁场将吸附了重金属离子的小粒径磁性材料从如此大体积的污水中分离出来，或者即便分离出来，所需要的设备和成本也非常高，不具备现实应用价值。因此，开发一种基于磁流体的大体积污水中重金属离子的去除方法，具有重要的理论指导意义和现实应用价值。

发明内容

技术问题：

本发明针对传统磁性材料在大体积污水中重金属离子的去除时所面临的瓶颈，提出制备纤维素包覆的智能型磁流体，这种磁流体初始粒径为10nm以下，呈分散良好的流体状态，纳米级的粒径保证了材料对重金属离子较高的吸附容量和较快的吸附动力学。当吸附达到饱和后，由于磁流体表面的氢键作用位点与重金属离子发生相互作用，破坏了纳米粒子表面的稳定状态，这种智能型的磁流体会转变为易于沉降、易于通过外加磁场实现固液分离的团聚状态。而这一特性在大体积污水处理时具有独特优势，因为沉降到底部的智能型磁流体可以通过在容器底部施加的外部磁场，轻松地实现固相与液相的分离。从而解决当磁性材料用在大体积(100升以上)污水的处理时，无法通过外加磁场将吸附了重金属离子的磁性材料从大体积的污水中分离出来的难题。

技术方案：

1、本发明开发一种大体积污水中重金属离子的去除方法，是采用如下技术方案实现的，具体包括：

a、磁流体的制备：将适量的四水合氯化亚铁与六水合氯化铁加入到蒸馏水中溶解，然后加入适量的氢氧化钠溶液，超声反应一段时间后，离心，弃去上清液，固体用蒸馏水洗两遍；

b、纤维素包覆的磁流体的制备：在磁流体水洗两遍后，立即加入适量纤维素溶液，超声反应一段时间后，低速离心后弃去沉淀物，最后高速离心后弃去上清液，所得固体重新超声分散均匀；