[发明专利]一种用于重金属污水处理的絮凝剂及制备方法

说明书

本发明涉及重金属污水处理领域，提供了一种用于重金属污水处理的絮凝剂及制备方法。该方法先对壳聚糖进行羟基化改性，然后与淀粉制成水溶液，并在微细二氧化硅气凝胶的表面进行交联反应，然后将聚丙烯酰胺接枝于交联壳聚糖/淀粉表面，进一步采用甲醛溶液对聚丙烯酰胺进行羟甲基化改性，制得用于重金属污水处理的絮凝剂。与传统方法相比，本发明制备的重金属絮凝剂，具有很大的比表面积和孔隙率，密度低可浮于水面，且分散性良好，尤其是通过改性增加了聚丙烯酰胺对重金属离子的吸附位点，絮凝效果明显提高，并且通过交联改性防止壳聚糖的游离官能团的溶解流失，使絮凝效果更稳定。

技术领域

本发明属于重金属污水处理的技术领域，提供了一种用于重金属污水处理的絮凝剂及制备方法。

背景技术

重金属污水主要来自机械加工、有色金属冶炼、电镀、皮革加工和部分化工企业等。重金属污染物通常具有急性或慢性毒性，无法通过自净作用消失，但可通过生物食物链富集，从而危害人类健康。水体重金属污染已成为全球最严重的环境问题之一。目前，重金属污水的处理方法很多：生物絮凝法、吸附法、化学沉淀法、电化学法、絮凝法等。其中，絮凝法在国内外重金属污水处理研究中占有重要地位。

重金属污水处理的絮凝法中，絮凝剂的研究是絮凝技术的核心，其种类及性质直接影响处理效果。絮凝剂按分子质量高低，可分为低分子和高分子絮凝剂；按官能团性质及离解后所带电荷情况，分为非离子、阴离子、阳离子和两性絮凝剂等；从组成上可分为无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂、微生物絮凝剂和复合絮凝剂。

单一成分的絮凝剂的污水处理效果往往不够理想，因此，复合絮凝剂成为发展的必然趋势。不同絮凝剂经复合后优缺点互补，克服了单一絮凝剂适用范围较窄的缺点，从而提高了絮凝效果，扩大了使用范围。目前复合絮凝剂主要有无机高分子复合絮凝剂、有机复合絮凝剂和无机-有机复合絮凝剂。其中对无机-有机复合絮凝剂的报道较多，是复合絮凝剂的研究与应用重点。

中国发明专利申请号201710241445.2 公开了一种重金属絮凝剂及其制备方法。该发明的重金属絮凝剂通过以下方法制备得到：（1）将甲醛和二甲胺在室温下混合反应0.5~1.0h后，将温度调至30~50℃，再加入分子量为10万~300万的PAM溶液反应1~3h，得到APAM；其中，PAM、甲醛、二甲胺的物质的量比为1:（1~1.5）:（1~2）；（2）将TGA与质量浓度为0.5~2.0%的APAM混合，调节反应pH值为3.0~7.0，在15~45℃温度下反应1~4h，得到重金属絮凝剂MAAPAM；其中，APAM与TGA的物质的量比为1:（1~4）。但该发明制得的重金属絮凝剂的絮凝效率较低。

中国发明专利申请号201611048672.5 公开了一种重金属污水处理用絮凝剂，包括由以下重量份数的原料组成：花岗岩40~60份，玄武岩10~20份，橄榄岩10~20份，粘土矿物15~25份，活性炭11~23份、壳聚糖8~16份、环氧树脂14~26份、海泡石10~18份、蒙脱石7~13份、海藻酸9~15份、明胶6~14份、明矾15~25份、硫化钡5~10份、纤维素基11~16份、纳米二氧化钦4~8份、水滑石6~14份、硅胶13~19份和硫氢化钠9~19份，用无机酸5~10份和水，配成80~120ppm的溶液；该发明中，絮凝剂中操作简单，不会产生二次污染，能够吸附和沉淀污水中的重金属，降低水污染，提高净水效果。但该发明的絮凝剂的絮凝效果仍然有待进一步提升。

综上所述，现有技术常用的重金属絮凝剂的絮凝效果较差，污水中的重金属离子去除效果不理想，因此开发一种可高效去除污水中的重金属离子的絮凝剂，有着重要的意义。

发明内容

可见，现有技术常用的重金属絮凝剂的絮凝效果较差，污水中的重金属离子去除效果不理想。针对这种情况，本发明提出一种用于重金属污水处理的絮凝剂及制备方法，所得絮凝剂具有很大的比表面积和孔隙率，密度低可浮于水面，且分散性良好，尤其是通过改性增加了聚丙烯酰胺对重金属离子的吸附位点，絮凝效果明显提高，并且通过交联改性防止壳聚糖的游离官能团的溶解流失，使絮凝效果更稳定。