[发明专利]一种水合-吸附脱除金属离子的方法

说明书

本发明公开了一种水合‑吸附脱除金属离子的方法，涉及环保技术领域，包括以下步骤：将含金属离子的水溶液经水合‑吸附或吸附‑水合循环至少一次后，再将水合物分解得到脱除金属离子后的溶液；其中，所述水合操作是指含金属离子的水溶液与客体分子混合进行水合反应的过程，所述吸附操作是指将含金属离子的水溶液与吸附剂混合吸附的过程。与现有技术相比，本发明提供的水合‑吸附脱除金属离子的方法，脱除效率高、能耗低且效果稳定可靠。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种水合-吸附脱除金属离子的方法。

背景技术

重金属通常是指比重大于5g/mL的元素，重金属是自然界固有的天然组分，同时，人类活动中的矿山废水、冶炼厂排出液、电镀液、铸造排出液以及其它金属加工过程也不可避免会含有重金属离子(如铜离子(Cu²⁺)、锌离子(Zn²⁺)、铬离子(Cr²⁺)、镍离子(Ni²⁺)、镉离子(Cd²⁺)等)，现代工业的迅速发展大大增加了重金属的排放量。重金属对生物和环境均有危害，重金属可在有机体里富集，且较难降解，未降解的重金属容易引发疾病，对人类健康带来危害，甚至可能危及整个生态系统。此外，由于重金属难以完全脱除，残余的重金属对环境会造成污染。因此，高效脱除废水中的重金属离子具有生态保护、环境保护双重意义。

现有技术中，常规脱除重金属离子的方法有化学沉淀法、电化学法、吸附法、离子交换法和膜分离法等，其中，吸附法脱除重金属离子在常规方法里应用最为广泛。吸附法脱除重金属离子具有其优势，如商业化的吸附剂成本比较低、操作过程较为方便等，但该方法不仅存在选择性较差、吸附剂回收问题外，还存在后期吸附效率低等缺点。近期，一些学者提出了新型用于脱除重金属离子的方法，如利用水合物法脱除废水中的重金属离子。水合物是一类客体分子与主体水分子在低温高压下形成的固体笼型物质。客体分子包括甲烷、乙烷、二氧化碳等气体分子，还包括四氢呋喃、环戊烷等液体分子。

目前，研究最广的吸附法脱除重金属离子存在吸附效率有待提高、选择性较差等缺点，而水合物法理论上可以完全脱除重金属离子，但实际使用中存在着部分重金属离子溶液粘附在水合物上使重金属离子不能完全脱除等缺陷。若能摆脱单一水合或吸附方法的缺点，结合水合与吸附法各自的优势，或将取得意想不到的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：本发明提供一种水合-吸附脱除金属离子的方法，该方法能综合发挥单一脱除金属离子方法所存在的优势，极大地提高金属离子脱除效率，降低重金属的排放。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种水合-吸附脱除金属离子的方法，包括以下步骤：

将含金属离子的水溶液经水合-吸附或吸附-水合循环至少一次后，再将水合物分解得到脱除金属离子后的溶液；其中，所述水合操作是指含金属离子的水溶液与客体分子混合进行水合反应的过程，所述吸附操作是指将含金属离子的水溶液与吸附剂混合吸附的过程。

本发明方案，可先经水合再进行吸附，也可先进行吸附再进行水合。

优选地，所述方法包括以下步骤：

S1、将含金属离子的水溶液与客体分子添加到水合反应容器中，通过客体分子水合过程的“排盐效应”将含金属离子的水溶液中的金属离子富集于液相，将富集金属离子后的液相收集进行吸附；

S2、将所述步骤S1吸附处理后的溶液回注到水合反应容器中冲洗水合物表面的金属离子，重复进行水合-吸附循环n次后，将水合反应容器中的水合物分解，得到脱除金属离子后的溶液；

其中，所述n≥0且为整数。

进一步地，所述n的取值取决于水合反应容器中水合物的生成量，当水合物生成量达到1/2以上，则停止循环。

优选地，所述水合过程中，客体分子为甲烷、乙烷和/或二氧化碳。