[发明专利]一种用于稀土矿区氨氮和重金属复合污染废水处理的交联改性复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种用于稀土矿区氨氮和重金属复合污染废水处理的交联改性复合材料及其制备方法和应用，属于污水处理技术领域。本发明通过加入烯酸类单体对钠化沸石和皂素改性累托石进行改性，在预聚合的过程中，烯酸类单体能够形成长链状化合物，从而增大累托石的层间距和沸石的孔道，增大复合材料对重金属和氨氮的吸附性能；在本发明中，丙烯酰胺类交联剂能够使复合材料形成立体的空间网状结构，提高复合材料的吸附容量。本发明通过使用丙烯酰胺基物质对钠化沸石和皂素改性累托石进行交联，还能够改善累托石在水中悬浮的问题，使其易于废水分离。同时，丙烯酰胺类交联剂具有亲水性，使复合材料更易吸附水中的污染物。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种用于稀土矿区氨氮和重金属复合污染废水处理的交联改性复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

离子型稀土开采过程中浸矿剂硫酸铵的应用和稀土矿区伴生的重金属泄露可能会造成矿区地表水体氨氮和重金属复合污染，其中重金属污染主要以镉离子和铅离子为主。目前稀土尾水末端氨氮治理主要应用的技术为双级渗滤耦合生物法，而重金属的污染会对微生物造成危害，因此需要在稀土尾水前端对重金属进行应急拦截；在对重金属进行拦截时，如果能够去除部分氨氮，则可以降低稀土尾水末端的氨氮冲击负荷。

在污水处理时，重金属离子的去除多采用吸附法。目前常用的重金属、氨氮污染吸附材料主要有离子交换树脂等，但是这些吸附材料价格昂贵，限制了其应用。常用的廉价氨氮吸附材料有沸石、累托石、硅藻土、生物炭等，但是对于稀土矿区的氨氮和重金属复合污染废水，它们不能起到良好的吸附效果，比如沸石对氨氮吸附性能好，但是对于重金属吸附能力较差，而累托石则吸附重金属性能较好，对氨氮吸附性能极差。同时，累托石的使用不利于稀土矿区实际应用时吸附材料与污水分离。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种用于稀土矿区氨氮和重金属复合污染废水处理的交联改性复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的用于稀土矿区氨氮和重金属复合污染废水处理的交联改性复合材料能同时去除废水中的氨氮和重金属离子，且具有较高的去除率，易于分离。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种用于稀土矿区氨氮和重金属复合污染废水处理的交联改性复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将钠化沸石、皂素改性累托石、烯酸类单体、碱性物质、引发剂、丙烯酰胺类交联剂与水混合进行预聚合反应，再升温进行交联反应，得到用于稀土矿区氨氮和重金属复合污染废水处理的交联改性复合材料。

优选的，以质量百分含量计，所述钠化沸石、皂素改性累托石、烯酸类单体、引发剂、丙烯酰胺类交联剂的含量为：

优选的，所述烯酸类单体为丙烯酸、乙烯基乙酸和甲基丙烯酸中的一种或几种。

优选的，所述丙烯酰胺类交联剂为N,N-亚甲基双丙酰胺；所述引发剂为过氧化物引发剂。

优选的，所述钠化沸石的粒径为48μm～1mm，所述皂素改性累托石的粒径为20～100目。

优选的，所述皂素改性累托石的制备方法，包括以下步骤：

将皂素水溶液和累托石混合，得到皂素改性累托石；

所述皂素水溶液的浓度为0.1～20g/L；所述累托石的质量与皂素水溶液的体积比为1g：2～100mL。

优选的，所述预聚合反应的温度为30～50℃，时间为20～40min。

优选的，所述交联反应的温度为60～80℃，时间为60～240min。

本发明提供了上述制备方法制备得到的用于稀土矿区氨氮和重金属复合污染废水处理的交联改性复合材料。