CuS納米晶吸附劑及其制備方法與電鍍銅廢水處理中的應用技術

本發明專利技術涉及CuS納米晶吸附劑及其制備方法與電鍍銅廢水處理中的應用，該吸附劑為CuS納米晶。采用低溫沉淀法制備多種形貌的CuS納米晶作為重金屬吸附劑，并以電鍍銅廢水為應用對象，進行吸附去除實驗。該吸附劑投加于高濃度工業電鍍銅廢水中，對于銅的去除率在10分鐘內達到99％以上。與現有技術相比，本發明專利技術納米晶吸附劑可有效去除Cu

CuS nano crystal adsorbent and preparation method thereof and application in Electroplating Copper Wastewater Treatment

The present invention relates to CuS nano crystal adsorbent and its preparation method and application in electroplating copper wastewater treatment. The adsorbent is CuS nanometer crystal. CuS nanocrystals with various morphologies were prepared by low temperature precipitation as heavy metal adsorbent, and copper removal wastewater was used as adsorbent. The adsorbent is applied to high concentration industrial electroplating copper waste water, and the removal rate of copper reaches more than 99% in 10 minutes. Compared with the prior art, the nano adsorbent can effectively remove Cu

【技術實現步驟摘要】
CuS納米晶吸附劑及其制備方法與電鍍銅廢水處理中的應用
本專利技術涉及重金屬去除領域，具體涉及一種適用于電鍍廢水處理、吸附能力強的CuS納米晶吸附劑及其制備方法與應用。
技術介紹
重金屬廢水是環境中重金屬污染物的主要來源之一。電子電鍍、制革、礦業采選業是典型的重金屬污染行業，占工業廢水排放總量的16％。其中電鍍廢水的來源有鍍件清洗水、鍍電鍍液以及其它廢水等。電鍍廢水常與電鍍生產的工藝條件、生產負荷與操作管理等因素有關，其成分不易控制，重金屬形態復雜，背景離子濃度較高，且常與有機物共存。目前電鍍廢水采用的廢水治理方法有很多，如化學沉淀法、離子交換法、膜分離法、電解法、吸附法、生物法等。吸附法作為重金屬廢水處理的主流技術之一，在應對復雜多樣的電鍍廢水時，須采用多步分級處理以達到排放標準。特別是在2008年實行新標準《電鍍污染物排放標準GB21900-2008》后，常規處理較難達到新的排放標準。同時由于傳統吸附材料吸附處理能力有限，存在用料量大，工藝流程長以及運行成本高等問題，且不能保證廢水處理穩定進行，難以滿足電鍍廢水處理的需求。發展高效吸附材料是實現電鍍廢水深度處理的關鍵。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種CuS納米晶吸附劑及其制備方法與應用。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種CuS納米晶吸附劑，該吸附劑為CuS納米晶，用于脫除廢水中的Cu2+，該吸附劑具有大的比表面積和高反應活性，對電鍍銅廢水中的Cu2+具有超高親和性,比表面積為180～400m2/g。所述的CuS納米晶吸附劑的形狀為海膽狀、劍麻狀或鮮花狀的一種，粒徑大小為50～500nm。一種如上述的CuS納米晶吸附劑的制備方法，包括以下幾個步驟：(1)在含銅鹽中加入蒸餾水，通過超聲進行充分溶解得到銅鹽溶液；(2)將硫源注入步驟(1)所得的銅鹽溶液中，低溫下反應得到CuS納米晶；(3)通過離心得到固體CuS納米晶，然后對其進行清洗、真空干燥，得到CuS納米晶吸附劑。步驟(1)所述的含銅鹽包括CuCl2、CuSO4或Cu(NO3)2中的一種或者多種，銅鹽溶液采用蒸餾水進行配置。步驟(2)所述的硫源包括Na2S、CH3CSNH2、CN2H4S或C3H7NO2S中的一種或者多種，硫源的添加量為硫源與含銅鹽的化學計量比為(1～3)：1，硫源注入所述銅鹽溶液的速度為50～100μl/s。步驟(2)所述反應的反應溫度為50～90℃。步驟(3)所述真空干燥的溫度為30～60℃。一種如上述的CuS納米晶吸附劑的應用，該吸附劑應用于含電鍍廢水中Cu2+的脫除，包括以下幾個步驟：(1)將CuS納米晶吸附劑與水進行充分混合，制備成CuS納米晶吸附劑質量百分含量為10～20％的納米勻漿；(2)將步驟(1)所得的納米勻漿加入到預調pH的電鍍廢水中，慢速攪拌混合，將電鍍廢水中的重金屬離子吸附到CuS納米晶吸附劑上，進行Cu2+的脫除，達到去除重金屬的目的；步驟(2)所述的電鍍廢水在處理之前進行pH的預調，將pH調節至6～8。步驟(2)中Cu2+的脫除時間為≥10min。與現有技術相比，本專利技術的有益效果體現在以下幾方面：(1)本專利技術以CuS納米晶為吸附劑，充分利用納米晶的高比表面積和反應活性，及CuS對銅離子較高的選擇性和靈敏性，實現對電鍍銅廢水的高效處理。(2)本專利技術制備過程簡單，易于控制，制備的吸附材料為不規則的海膽狀、劍麻狀或鮮花狀CuS納米晶，具有較大的吸附容量，因此用于電鍍銅廢水的處理其使用量較少。(3)本專利技術所制備的吸附劑通過對廢水中銅離子的吸附去除，可以在吸附劑與銅離子的接觸中直接實現，節省了破絡合劑的使用。(4)本專利技術所制備的CuS納米晶吸附劑對電鍍銅廢水銅離子的吸附時間僅為10min，相對于傳統工藝大大縮短了處理時間。(5)本專利技術所制備的CuS納米晶吸附劑處理電鍍銅廢水能長期穩定運行，廢水達標排放。具體實施方式下面對本專利技術的實施例作詳細說明，本實施例在以本專利技術技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1稱取10gCuCl2置于裝有1000mL蒸餾水的燒杯中，超聲混合5min獲得CuCl2溶液；同時配置100ml硫源溶液(CN2H4S8g，聚乙二醇0.50g)。在磁力攪拌的狀態下將所配置的硫脲溶液以55μl/s注入CuCl2溶液中，于50℃下反應5h。反應完成后，通過離心將吸附劑從溶液中分離出來，蒸餾水洗滌后，于80℃下真空干燥，制得鮮花狀CuS納米晶作為電鍍銅廢水吸附劑。經檢測，CuS納米晶的比表面積為180m2/g。將上述制備好的鮮花狀CuS納米晶吸附劑投入蒸餾水中進行分散，充分混勻30min后配置成15％的納米勻漿，注入電鍍銅廢水中(pH值6)，室溫25℃下，以100轉/分的低速攪拌混合，將廢水中的銅吸附到吸附劑上，廢水中的銅去除率達99％以上。其中所述吸附劑在廢水中的停留時間為10min。實施例2一種CuS納米晶吸附劑在電鍍銅廢水中的應用，包括以下步驟：(1)CuS納米晶的制備：將30gCu(NO3)2置于裝有2000mL蒸餾水的燒杯中，超聲波處理30min獲得Cu(NO3)2溶液，同時配置200ml硫源溶液(CH3CSNH215g，羧甲基纖維素1g)。在磁力攪拌的狀態下將所配置的硫代乙酰胺溶液以100μl/s注入預配的Cu(NO3)2溶液中，于50℃下反應10h。(2)反應完成后，通過離心將吸附劑從溶液中分離出來，蒸餾水洗滌后，于真空度為-1.0Mpa，60℃的條件下進行真空干燥，制備得到劍麻狀CuS納米晶作為電鍍銅廢水吸附劑。(3)所制備的CuS納米晶用于電鍍銅廢水的處理：將上述制備好的劍麻狀CuS納米晶吸附劑加入適當體積的蒸餾水中進行分散，充分攪拌混勻10min后即得20％的CuS納米晶勻漿。調節電鍍銅廢水的pH值至7，此時將上述配置的CuS納米晶勻漿投入，室溫下采用機械攪拌混合促進吸附劑與重金屬的充分接觸，利用納米晶的高效吸附性能將電鍍銅廢水中的銅離子吸附去除，經檢測，廢水中的銅去除率達99.5％。其中所述吸附劑在廢水中的停留時間為30min。實施例3一種CuS納米晶吸附劑在電鍍銅廢水中的應用，包括以下步驟：(1)CuS納米晶的制備：將25gCuSO4置于裝有2000mL蒸餾水的燒杯中，超聲波處理30min獲得CuSO4溶液，同時配置200ml硫源溶液(Na2S·9H2O48g)。在磁力攪拌的狀態下將所配置的硫化鈉水溶液以50μl/s注入預配的Cu(NO3)2溶液中，并于90℃下反應2h。(2)反應完成后，通過離心將吸附劑從溶液中分離出來，蒸餾水洗滌后，于50℃的條件下進行真空干燥，制備得到海膽狀CuS納米晶作為電鍍銅廢水吸附劑。(3)所制備的CuS納米晶用于電鍍銅廢水的處理：將上述制備好的海膽狀CuS納米晶吸附劑加入適當體積的蒸餾水中進行分散，充分攪拌混勻60min后即得10％的CuS納米晶勻漿。將上述CuS納米晶勻漿加入經預處理后的電鍍銅廢水中，使廢水的pH值為6-9之間即可，通過攪拌混合使吸附劑與重金屬的充分接觸，利用納米晶的高效吸附性能將電鍍銅廢水中的銅離子吸附去除。其中所述吸附劑在廢水中的停留時間為15本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種CuS納米晶吸附劑，其特征在于，該吸附劑為CuS納米晶。

【技術特征摘要】
1.一種CuS納米晶吸附劑，其特征在于，該吸附劑為CuS納米晶。2.根據權利要求1所述的一種CuS納米晶吸附劑，其特征在于，所述的CuS納米晶吸附劑的形狀為海膽狀、劍麻狀或鮮花狀的一種，粒徑大小為50～500nm,比表面積為180～400m2/g。3.一種如權利要求1或2所述的CuS納米晶吸附劑的制備方法，其特征在于，該方法包括以下幾個步驟：(1)在含銅鹽中加入蒸餾水，通過超聲進行充分溶解得到銅鹽溶液；(2)將硫源注入步驟(1)所得的銅鹽溶液中，反應得到CuS納米晶；(3)通過離心得到固體CuS納米晶，然后對其進行清洗、真空干燥，得到CuS納米晶吸附劑。4.根據權利要求3所述的一種CuS納米晶吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的含銅鹽包括CuCl2、CuSO4或Cu(NO3)2中的一種或者多種。5.根據權利要求3所述的一種CuS納米晶吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的硫源包括Na2S、CH3CSNH2、CN2H4S或C3H7NO2S中的一種或者多種，所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李良，孔龍，劉敏，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：上海,31