一種鋅離子吸附材料的制備方法
【專利摘要】本發明屬于水處理材料領域，涉及一種鋅離子吸附材料的制備方法。本發明提出的制備方法是將空心蓮子草改性，具體工藝包括空心蓮子草洗凈、粉碎、丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合溶液改性以及二甲胺處理等。本發明制備的鋅離子吸附材料具有以下優點：（1）對鋅離子的吸附選擇性強；（2）制備的鋅離子吸附材料為有機質，可降解；（3）利用空心蓮子草富含有機酸、酚性成分、香豆素、糖等的特點，充分發揮上述成分對鋅離子的吸附作用，將鋅離子的吸附量提升至46mg/g，即每克吸附材料可吸附46mg鋅離子，是活性炭的20倍。本發明制備的鋅離子吸附材料可用于電鍍廠含鋅廢水處理，市場前景廣闊。
【專利說明】一種鋅罔子吸附材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水處理材料【技術領域】，具體涉及一種鋅離子吸附材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]當鋅的濃度超過了有益范圍時，就會對生態環境產生巨大的毒副作用。過量的鋅能夠抑制藻類的生長，降低葉綠素的含量和光合作用。如果鋅在人體內含量過高，將會抑制吞噬細胞的活性和殺菌力，從而降低人體的免疫能力，疾病易感性增加。含鋅廢水主要來自鍍鋅工業在電鍍過程中電鍍漂洗廢水、鈍化廢水、鍍件酸洗廢水、刷洗地坪和極板廢水以及由于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”產生的廢水。除此之外，還有來自鋼鐵工廠、絲綢工業、纖維制造、磨木漿工業及用于陰極處理的循環冷卻系統所產生的廢水中。含鋅廢水由于其鍍鋅工藝不同，組分也有所不同，主要有害物質有ZnCl2、ZnO、ZnSO4等。此外，粘膠纖維工業的工藝中加入ZnS04、Na2S04及H2SO4會產生大量的酸性含鋅廢水，水中鋅離子濃度可達150-220mg/L,甚至高達800mg/L,遠遠高于我國對含鋅廢水的排放標準。用天然植物材料作為吸附劑處理含有鋅離子的廢水，與傳統的治理方法相比，具有成本低、設備簡單和無二次污染等優勢，有著極為廣闊的應用前景(東北大學學報(自然科學版)，2003，24 (9)，907-910.)。
[0003]空心蓮子草主要在農田(包括水田和旱田)、空地、魚塘、溝渠、河道等環境中生長為害，已成為當前亟待研究和解決的草害問題。主要影響表現在:危害人畜健康，危及生物多樣性和破壞生態環境。其化學成份主要含黃酮甙、三萜皂甙、有機酸、酚性成分、香豆素、糖、脂肪、蛋白質、6-甲氧基木犀草素、鼠李糖甙及藤菊黃素等。
[0004]本發明的創新性在于:(I)變廢為寶，將空心蓮子草作為水處理材料的原材料，提升了空心蓮子草的經濟價值；(2)利用空心蓮子草富含有機酸、酚性成分、香豆素、糖等的特點，發揮上述成分對鋅離子的選擇性吸附能力；(3)用丙烯酸/氨三乙酸三鈉改性空心蓮子草，一方面利用丙烯酸的聚合固化作用，防止有機酸、酚性成分、香豆素、糖等有效成分的流失，另一方面，利用氨三乙酸三鈉與有機酸復合，增加空心蓮子草表面活性基團的數量，從而有效提升空心蓮子草對鋅離子的吸附量；(4)由于鋅離子在pH值6?7的溶液中穩定存在，用二甲胺處理改性后的空心蓮子草，將酸性基團與二甲胺復合成鹽，避免在吸附鋅離子的過程中，將溶液的PH值轉變為酸性；(5)所制備的吸附材料對鋅離子的吸附量高達46mg/g，即每克吸附材料可吸附46mg鋅離子，是活性炭的20倍(綿陽師范學院學報，2010，29 (5),45-49.)。

【發明內容】

[0005]本發明屬于水處理材料領域，涉及一種鋅離子吸附材料的制備方法。本發明提出的制備方法是將空心蓮子草改性，具體工藝包括空心蓮子草洗凈、粉碎、丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合溶液改性以及二甲胺處理等。本發明制備的鋅離子吸附材料具有以下優點:(1)對鋅離子的吸附選擇性強；(2)制備的鋅離子吸附材料為有機質，可降解；(3)利用空心蓮子草富含有機酸、酚性成分、香豆素、糖等的特點，充分發揮上述成分對鋅離子的吸附作用，將鋅離子的吸附量提升至46mg/g，即每克吸附材料可吸附46mg鋅離子，是活性炭的20倍。本發明制備的鋅離子吸附材料可用于電鍍廠含鋅廢水處理，市場前景廣闊。
[0006]本發明提出的鋅離子吸附材料的制備方法，其特征在于:
[0007]I)清潔空心蓮子草:將空心蓮子草漂洗、烘干；
[0008]2)空心蓮子草粉碎:將清潔后的空心蓮子草置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0009]3)空心蓮子草改性:將粉碎后的空心蓮子草置于丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合水溶液中，攪拌2小時，過濾，于80?120°C干燥3?6小時，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的空心蓮子草；其中空心蓮子草與丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合溶液的料/液比為1/5?1/20 (重量(g)/體積(mL));其中丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合水溶液中丙烯酸的質量濃度為2%，氨三乙酸三鈉的質量濃度為5%。
[0010]4) 二甲胺處理:將改性的空心蓮子草置于二甲胺水溶液中I?4小時，取出，過濾，置于干燥箱中，于40?60°C干燥6小時，得鋅離子吸附材料；其中，二甲胺水溶液的質量濃度為0.5%?5%ο
[0011]將鋅離子吸附材料置于含鋅廢水中，調節溶液pH值為6?7，于25°C吸附4小時，廢水中鋅離子的濃度為50?500mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留鋅離子量，得出吸附材料的鋅離子吸附量。
[0012]將上述吸附鋅離子的吸附材料置于濃度為0.1M的氨水溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的鋅離子吸附材料；再將上述再生材料置于含鋅廢水中，進行鋅離子吸附。如此多個循環，直至吸附材料的鋅離子吸附量小于初次吸附量的75%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為鋅離子吸附材料的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例進一步描述本發明
[0015]實施例1
[0016]將空心蓮子草收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的空心蓮子草置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0017]將丙烯酸、氨三乙酸三鈉溶于去離子水中，丙烯酸的質量濃度為2%，氨三乙酸三鈉的質量濃度為5%，得丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合溶液。
[0018]將5g粉碎后的空心蓮子草置于25mL丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合水溶液中，攪拌2小時，過濾，于120°C干燥3小時，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的空心蓮子草。
[0019]將改性的空心蓮子草置于0.5%的二甲胺水溶液中4小時，取出，過濾，置于干燥箱中，于60°C干燥6小時，得鋅離子吸附材料。
[0020]將Ig鋅離子吸附材料置于含鋅廢水IOOOmL中，調節溶液pH值為6?7，于25°C吸附4小時，廢水中鋅離子的濃度為50?500mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留鋅離子量，得出鋅離子吸附材料的鋅離子吸附量為46mg/g。[0021]將上述吸附鋅離子的吸附材料置于濃度為0.1M的氨水溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的鋅離子吸附材料；再將上述再生材料置于含鋅廢水中，進行鋅離子吸附。如此8個循環，直至吸附材料的鋅離子吸附量小于初次吸附量的75%。
[0022]實施例2
[0023]將空心蓮子草收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的空心蓮子草置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0024]將丙烯酸、氨三乙酸三鈉溶于去離子水中，丙烯酸的質量濃度為2%，氨三乙酸三鈉的質量濃度為5%，得丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合溶液。
[0025]將5g粉碎后的空心蓮子草置于IOOmL丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合水溶液中，攪拌2小時，過濾，于80°C干燥6小時，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的空心蓮子草。
[0026]將改性的空心蓮子草置于5%的二甲胺水溶液中I小時，取出，過濾，置于干燥箱中，于40°C干燥6小時，得鋅離子吸附材料。
[0027]將Ig鋅離子吸附材料置于含鋅廢水IOOOmL中，調節溶液pH值為6?7，于25°C吸附4小時，廢水中鋅離子的濃度為50?500mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留鋅離子量，得出鋅離子吸附材料的鋅離子吸附量為44mg/g。
[0028]將上述吸附鋅離子的吸附材料置于濃度為0.1M的氨水溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的鋅離子吸附材料；再將上述再生材料置于含鋅廢水中，進行鋅離子吸附。如此7個循環，直至吸附材料的鋅離子吸附量小于初次吸附量的75%。
[0029]實施例3
[0030]將空心蓮子草收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的空心蓮子草置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0031]將丙烯酸、氨三乙酸三鈉溶于去離子水中，丙烯酸的質量濃度為2%，氨三乙酸三鈉的質量濃度為5%，得丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合溶液。
[0032]將5g粉碎后的空心蓮子草置于50mL丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合水溶液中，攪拌2小時，過濾，于100°C干燥5小時，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的空心蓮子草。
[0033]將改性的空心蓮子草置于3%的二甲胺水溶液中2小時，取出，過濾，置于干燥箱中，于40°C干燥6小時，得鋅離子吸附材料。
[0034]將Ig鋅離子吸附材料置于含鋅廢水IOOOmL中，調節溶液pH值為6?7，于25°C吸附4小時，廢水中鋅離子的濃度為50?500mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留鋅離子量，得出鋅離子吸附材料的鋅離子吸附量為41mg/g。
[0035]將上述吸附鋅離子的吸附材料置于濃度為0.1M的氨水溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的鋅離子吸附材料；再將上述再生材料置于含鋅廢水中，進行鋅離子吸附。如此10個循環，直至吸附材料的鋅離子吸附量小于初次吸附量的75%。
[0036]實施例4
[0037]將空心蓮子草收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的空心蓮子草置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0038]將丙烯酸、氨三乙酸三鈉溶于去離子水中，丙烯酸的質量濃度為2%，氨三乙酸三鈉的質量濃度為5%，得丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合溶液。
[0039]將5g粉碎后的空心蓮子草置于75mL丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合水溶液中，攪拌2小時，過濾，于120°C干燥4小時，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的空心蓮子草。
[0040]將改性的空心蓮子草置于2%的二甲胺水溶液中3小時，取出，過濾，置于干燥箱中，于50°C干燥6小時，得鋅離子吸附材料。
[0041]將Ig鋅離子吸附材料置于含鋅廢水IOOOmL中，調節溶液pH值為6?7，于25°C吸附4小時，廢水中鋅離子的濃度為50?500mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留鋅離子量，得出鋅離子吸附材料的鋅離子吸附量為40mg/g。
[0042]將上述吸附鋅離子的吸附材料置于濃度為0.1M的氨水溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的鋅離子吸附材料；再將上述再生材料置于含鋅廢水中，進行鋅離子吸附。如此8個循環，直至吸附材料的鋅離子吸附量小于初次吸附量的75%。
[0043]實施例5
[0044]將空心蓮子草收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的空心蓮子草置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0045]將丙烯酸、氨三乙酸三鈉溶于去離子水中，丙烯酸的質量濃度為2%，氨三乙酸三鈉的質量濃度為5%，得丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合溶液。
[0046]將5g粉碎后的空心蓮子草置于90mL丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合水溶液中，攪拌2小時，過濾，于110°C干燥5小時，冷卻，用去離子水洗漆，干燥，得改性的空心蓮子草。
[0047]將改性的空心蓮子草置于1%的二甲胺水溶液中4小時，取出，過濾，置于干燥箱中，于60°C干燥6小時，得鋅離子吸附材料。
[0048]將Ig鋅離子吸附材料置于含鋅廢水IOOOmL中，調節溶液pH值為6?7，于25°C吸附4小時，廢水中鋅離子的濃度為50?500mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留鋅離子量，得出鋅離子吸附材料的鋅離子吸附量為38mg/g。
[0049]將上述吸附鋅離子的吸附材料置于濃度為0.1M的氨水溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的鋅離子吸附材料；再將上述再生材料置于含鋅廢水中，進行鋅離子吸附。如此6個循環，直至吸附材料的鋅離子吸附量小于初次吸附量的75%。
【權利要求】
1.一種鋅離子吸附材料的制備方法，其特征在于:1)清潔空心蓮子草:將空心蓮子草漂洗、烘干；2)空心蓮子草粉碎:將清潔后的空心蓮子草置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；3)空心蓮子草改性:將粉碎后的空心蓮子草置于丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合水溶液中，攪拌2小時，過濾，于80?120°C干燥3?6小時，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的空心蓮子草；其中空心蓮子草與丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合溶液的料/液比為1/5?1/20(重量(g)/體積(mL));其中丙烯酸/氨三乙酸三鈉混合水溶液中丙烯酸的質量濃度為2%，氨三乙酸三鈉的質量濃度為5% ；4)二甲胺處理:將改性的空心蓮子草置于二甲胺水溶液中I?4小時，取出，過濾，置于干燥箱中，于40?60°C干燥6小時，得鋅離子吸附材料；其中，二甲胺水溶液的質量濃度為 0.5% ?5%ο
【文檔編號】C02F1/62GK103433000SQ201310366949
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】藍碧健 申請人:太倉碧奇新材料研發有限公司