一種金屬離子的超濾膜去除方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種金屬離子的超濾膜去除方法。該方法以一種生物高分子螯合劑與金屬離子螯合，然后通過超濾膜將螯合物截留以除去金屬離子。該生物高分子具有成本低、螯合效率高、安全無毒和便于回收利用等特點(diǎn)。通過超濾膜去除螯合物具有壓力小、通量高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及金屬離子去除技術(shù)，具體為一種結(jié)合絲膠螯合和超濾膜過濾去除金屬離子的方法。
技術(shù)介紹
有毒有機(jī)物和金屬離子排入污水處理系統(tǒng)，可能損害生物處理廠的運(yùn)作過程。從環(huán)境和生態(tài)方面來說，一般要求金屬離子的去除應(yīng)該滿足節(jié)能，廉價(jià)等條件，但傳統(tǒng)的水處理技術(shù)是無法去除金屬離子使其污水濃度達(dá)到法律規(guī)定水平(還原或石灰沉淀過程)或成本極其昂貴(離子交換，活性炭吸附，電解去除過程)。應(yīng)用壓力驅(qū)動(dòng)膜來隔離工業(yè)廢料或天然水域中的金屬離子或有機(jī)染料是很常見的。它具有高效、與其他技術(shù)能較好的兼容并且成本低廉等特點(diǎn)。微濾，納濾和超濾的膜分離過程目前只限于截留較高分子量的物質(zhì)，而無法去除所有的污染物分子。金屬離子因尺寸較小可以通過反滲透(RO)，或者至少用納濾膜去除。然而，這些技術(shù)使用致密的聚合物膜，大大提高了材料和運(yùn)營(yíng)成本。同樣，膠束強(qiáng)化超濾技術(shù)(MEUF)已應(yīng)用到水體系中離子和可溶性有機(jī)物的去除，其原理是通過靜電吸引力和疏水相互作用。MEUF的缺點(diǎn)是單體表面活性劑分子會(huì)通過膜材料進(jìn)入滲透?jìng)?cè)水中。強(qiáng)化超濾(UF)的基本思路是大分子和金屬離子結(jié)合形成復(fù)合物膜而被膜所截留，而未結(jié)合的離子將通過膜進(jìn)入滲透液中。因此，成功的關(guān)鍵是找到合適的聚合物，使其有效的絡(luò)合金屬離子。在多年以來，多種聚合物已被用于去除水中的金屬離子，例如弱堿性，陽離子殼聚糖、聚(亞胺)和聚(二烯丙基二甲基氯化銨)。由于水處理技術(shù)需要良性和安全的聚合物，研究人員最終關(guān)注到用天然材料去除水溶液中金屬離子，例如粘土材料、農(nóng)業(yè)廢棄物、生物質(zhì)、海洋生物和生物高分子殼聚糖等。蠶繭包含兩個(gè)主要的蛋白質(zhì)，絲素和絲膠。絲膠由20-30%蠶絲纖維構(gòu)成，是一種水溶性糖蛋白。此外，絲膠蛋白由家蠶中部絲腺特殊合成。從家蠶中提取的絲膠，包括一系列多肽分子，分子質(zhì)量為20-400kDa，富含絲氨酸。我們用此生物大分子(絲膠)，螯合金屬離子，使這些金屬離子的大小增加時(shí)，隨著生物聚合物(絲膠)被超濾膜截留。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)擬解決的技術(shù)問題是，提供一種生物高分子螯合劑與金屬離子螯合，然后通過超濾膜將螯合物截留以除去金屬離子。該生物高分子具有成本低、螯合效率高、安全無毒和便于回收利用等特點(diǎn)。通過超濾膜去除螯合物具有壓力小、通量高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。本專利技術(shù)解決所述金屬離子去除的技術(shù)方案是，從蠶繭中提取絲素后的廢料中得到絲膠，利用絲膠與金屬離子絡(luò)合成螯合物，該含有金屬離子的螯合物可以通過低壓高通量的超濾膜去除，被截留的絲膠可用EDTA再生回用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)所用的生物大分子為絲膠，其具有成本低(蠶絲抽取絲素后的廢棄物)、安全無毒(天然生物大分子)、吸附率高和可再生回用(與EDTA反應(yīng)再生)等特點(diǎn)；同時(shí)形成的螯合物可方便的用超濾膜過濾除去，與反滲透法去除金屬離子相比，具有操作壓力低、通量高、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步描述本專利技術(shù)。本專利技術(shù)解決所述制備方法技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提取一種天然絲膠與金屬離子螯合，然后通過低壓超濾將螯合物過濾，具體操作步驟為:(I)、配制濃度為0-0.05wt%絲膠水溶液和濃度為50-130ppm的金屬離子水溶液，選用的金屬離子為第一副族、第二副族和第八族中易形成螯合物的金屬離子。將絲膠溶液和金屬離子溶液作為進(jìn)水，進(jìn)水壓力為10-30psi，通過面積為1.6X10_3平方米的膜組件，膜的截留分子量為10000，在膜的另一側(cè)收集透過液。(2)、進(jìn)樣和透過液樣品中金屬離子的濃度用ICP-ES(Prodigy)測(cè)定。膜組件的截留率R%通過公式(I)計(jì)算得到，通量通J過公式(2)計(jì)算得到。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種清除水中金屬離子的強(qiáng)化超濾方法，其特征在于該方法是以絲膠螯合金屬離子形成螯合物，同時(shí)用超濾膜過濾將絲膠螯合物及其中的金屬離子過濾除去，最后絲膠回收，用EDTA再生。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種清除水中金屬離子的強(qiáng)化超濾方法，其特征在于該方法是以絲膠螯合金屬離子形成螯合物，同時(shí)用超濾膜過濾將絲膠螯合物及其中的金屬離子過濾除去，最后絲膠回收，用EDTA再生。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超濾膜的截留分子量為10000，進(jìn)水壓力不超過...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮獻(xiàn)社，張宇峰，陳英波，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：