[发明专利]一种牡蛎壳粉改性水处理剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种牡蛎壳粉改性水处理剂及其制备方法和应用。所述制备方法为：将牡蛎壳粉、聚丙烯酰胺(PAM)与溶剂混合均匀，加入pH调节剂调节pH；超声乳化，于50～90℃搅拌加热30～150min后，冷却至室温，离心分离，烘干粉碎，过筛，得到改性后的牡蛎壳粉；将改性后的牡蛎壳粉与羧甲基纤维素钠混合均匀，自然晾干后，以中低温煅烧，冷却，即可得到所述的牡蛎壳粉改性水处理剂。本发明的牡蛎壳粉改性水处理剂对Ni²⁺、Co²⁺、Cu²⁺等重金属离子具有更加快速高效的吸附效果，而且具有优异的稳定性和持久性，有效实现以废治废，是一类高效的环境友好型吸附分离材料，具有良好的应用价值。

技术领域

本发明属于生物医药技术领域。更具体地，涉及一种牡蛎壳粉改性水处理剂及其制备方法和应用。

背景技术

牡蛎是中国养殖产量最大的经济贝类，我们在享受美味的同时也产生大量废弃的牡蛎壳。目前，我国对牡蛎壳加工相对较少，大部分牡蛎壳被弃置或填埋，而牡蛎壳中的一些有机物因长期的堆放会发生腐败变质，造成环境污染和资源浪费。牡蛎有左右两个贝壳，右壳又称上壳，左壳又称下壳。牡蛎壳根据形成的方式和组织结构的不同分为3层：最外一层为角质层或皮层(periostracum)，包含了贝壳素，对外界化学性物品的腐蚀具有较强的抵抗力；中间为棱柱层(prismatic layer)，由多角形棱状结晶的石灰质沉淀构成，含大量2～10μm的微孔；内层为珍珠层(pearl layer)，主要由方解石构成，能够逐渐增厚，随着牡蛎年龄的增大，珍珠层的层次也会越多。而且牡蛎壳中含有碳酸钙、磷酸钙等化合物，钙元素含量在95％以上。牡蛎壳由于具有特殊的物理构造，其内部具有为数众多的互相连通的孔道，经特殊工艺加工处理后，可产生多种不同功能孔穴结构，在医药、食品、化工等方面都有较高的应用价值。中国沿海每年产生约100万吨废弃的牡蛎壳，这些“堆积成灾”的原材料造就了产品成本的低廉性、可开发性，具有强大的市场竞争力。

牡蛎壳可作为一种吸附剂应用于水处理中。在水处理的过程中，牡蛎壳既吸附了一定的污染物，也发生了某些化学反应：一方面，牡蛎壳特殊的物理结构使其具有一定的吸附能力，许多污染物会附着在其孔穴结构中；另一方面，牡蛎壳主要成分为碳酸钙，碳酸钙微溶于水，与水中的某些污染物发生化学反应，产生络合物或者沉淀。一般情况下，物理吸附和化学沉淀是同时发生的，但单一牡蛎壳的水处理剂水处理效率低，吸附能力比较慢，吸附效率低且吸附能力差，需要进行改性。

为了提高水处理效率，目前经常对牡蛎壳进行高温煅烧进行改性；或者使用较为广泛使用有机物对牡蛎壳进行改性，如采用粘土、高岭土等无机材料改性牡蛎壳，获得易于使用的颗粒状材料；或者多采用十二烷基硫酸钠(CN107126931A)、十六烷基磺酸钠(CN103551119A)、十二烷基磺酸钠(CN106423085A)、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基胺等表面活性剂对牡蛎壳进行改性提高其吸附效率。但是所采用的改性剂对牡蛎壳的改性效果并不明显，对水体的治理能力提高不明显，对水体中Ni²⁺、Co²⁺的脱除率低，吸附选择性差，易受到其它高含量物质的干扰；另外，煅烧和表面活性剂的成本较高，如不能够回收再利用，会造成处理成本的显著提高，限制其作为优良吸附剂的应用前景；而且，改性牡蛎壳材料的吸附后再处理往往也是一大难题，容易造成二次污染。因此，开发一种高效、可重复使用的、廉价的牡蛎壳粉改性水处理剂具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷和不足，提供一种便于制备的、高效的、可重复使用的、廉价的牡蛎壳粉改性水处理剂的制备方法。

本发明的另一目的是提供由上述制备方法得到的牡蛎壳粉改性水处理剂，其兼具快速高效的吸附效果和优异的重复使用性能。

本发明的另一目的是提供上述牡蛎壳粉改性水处理剂在作为或制备污水处理剂中的应用，尤其是在吸附去除重金属Ni²⁺、Co²⁺、Cu²⁺中的应用。