磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备方法及在去除设备中的应用

摘要

磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备方法及在去除设备中的应用，它涉及吸附重金属离子材料的制备及应用。它要解决现在含铁磁性的吸附性材料的制备存在原料选择范围窄及成本高的问题。方法：一、制备铁磁性颗粒；二、将蓝莓果渣、铁磁性颗粒和乙醇溶液混合，加交联剂，搅拌、过滤、水洗、干燥后获得磁性蓝莓果渣颗粒，即完成。应用：处理地下水回温后进入沉淀吸附处理池，加磁性蓝莓果渣颗粒，处理后排出。本发明开拓了制备吸附性材料功能性单体使用范围，作为吸附去除地下水中的重金属离子的应用更是开创了新思路，并且节约了蓝莓生产过程中果渣废弃成本。应用操作方便、成本低廉，处理地下水中的重金属离子，处理费用低，处理效果好。

权利要求

1.磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备方法，其特征在于它按以下步骤实现：一、向含有氯化亚铁盐和氯化铁盐混合溶液的三口烧瓶中加入氨水，恒温70℃搅拌

4～6个小时，过滤，蒸馏水洗涤，然后40～50℃下真空干燥24～32小时，获得铁磁性颗粒；

二、将蓝莓果渣、铁磁性颗粒和体积浓度为60％～70％的乙醇溶液按质量比1：(0.2～

0.3)：(1.5～2.5)混合，然后加入交联剂，搅拌2～3小时后静止一天，过滤沉淀物，水洗后15～20℃下真空冷却干燥24～36小时，获得磁性蓝莓果渣颗粒，即完成磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备；

其中步骤一中亚铁离子、铁离子、氢氧根离子的物质量之比为1:1:6；

步骤二中交联剂为丙烯酸酯或三甲基丙烷；

步骤二中蓝莓果渣与交联剂的质量比为1：0.15。

2.根据权利要求1所述的磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备方法，其特征在于步骤一中恒温70℃搅拌5个小时，过滤，蒸馏水洗涤，然后45℃下真空干燥28小时。

3.根据权利要求1或2所述的磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备方法，其特征在于步骤二中将蓝莓果渣、铁磁性颗粒和体积浓度为65％的乙醇溶液按质量比1：0.25：2混合。

4.如权利要求1所制备的磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料在去除设备中的应用，其特征在于它按以下步骤实现：水泵(5)抽入20立方米待处理地下水进入沉淀回温池(1)，水力停留时间为6～12小时，然后经水泵(6)进入沉淀吸附处理池(2)，沉淀吸附处理池(2)中加入5kg磁性蓝莓果渣颗粒，水力停留时间为10～12小时，然后经出水管(4)排出。

5.根据权利要求4所述的磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料在去除设备中的应用，其特征在于进入沉淀回温池(1)，水力停留时间为10小时。

6.根据权利要求4或5所述的磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料在去除设备中的应用，其特征在于沉淀吸附处理池(2)，水力停留时间为11小时。

说明书

磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备方法及在去除设

备中的应用

技术领域

[0001] 本发明涉及吸附重金属离子材料的制备方法及在去除设备中的应用。

背景技术

[0002] 重金属污染是指由重金属及其化合物引起的环境污染。重金属污染物在环境中难以降解，能在动物和植物体内积累，通过食物链逐步富集，浓度能成千成万甚至成百万倍地增加，最后进入人体造成危害，是危害人类最大的污染物之一。目前，我国大量的地表水和地下水体经受重金属离子的污染，水体中的重金属元素对人体健康的影响越来越大，和我们的生活息息相关，水体中金属有利或有害不仅取决于金属的种类、理化性质，而且还取决于金属的浓度及存在的价态和形态，地表水和地下水体中重金属污染对人群健康的危害是多方面、多层次的，现在主要的处理重金属污染的方法主要有：萃取法、混凝法、氧化还原法、中和法、反渗透法以及离子交换树脂法等。这些分离方法在含金属离子较高浓度范围内能取得很好的分离效果，但对低浓度金属离子的废水处理其分离效果均不够理想。目前吸附法是主要去除水中金属离子的使用方法之一，吸附法和吸附材料的应用具备操作简单、成本低廉及处理量大等突出优点，特别是处理含低浓度重金属离子的水溶液时具有很好的效果。

[0003] 蓝毒具有强抗氧化活性，当前主要针对人体吸收和保健研究较多，在食品、酒水饮料及保健品行业大规模使用，国内的蓝莓产业蓬勃发展，蓝莓产品形式多种多样，其中蓝莓生产的相关企业繁多，在生产过程中，会产生大量的蓝莓粗加工和未加工的废弃果渣，如果直接废弃将会对整个蓝莓产业都是一种浪费。

[0004] 现阶段制备磁性生物吸附材料中，功能性单体是制备该种材料的重要原料，要求功能性单体的一端含有能交联共聚的不饱和双键，另一端则含有能与模板分子或离子结合的反应性基团，多糖类物质生物高分子也被开始用作聚合性的功能单体，用于制备吸附性聚合物的功能性单体，功能性单体的一端同样含有能交联共聚的不饱和双键，而另一端则含有能与金属离子结合的配位性基团。

[0005] 目前，应用的多糖，有自然合成和人工合成，人工合成多糖成本较高，效率低，多数制备过程都直接采用自然界中多糖类生物物质，但是主要集中在藻类和蛋白质，还有合成的壳聚糖一类物质，

发明内容

[0006] 本发明目的是解决现在含铁磁性的吸附性材料的制备存在原料选择范围窄及成本高的问题，而提供磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备方法及在去除设备中的应用。

[0007] 磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备方法，按以下步骤实现：

[0008] 一、向含有氯化亚铁盐和氯化铁盐混合溶液的三口烧瓶中加入氨水，恒温70℃搅拌4～6个小时，过滤，蒸馏水洗涤，然后40～50℃下真空干燥24～32小时，获得铁磁性颗粒；

[0009] 二、将蓝莓果渣、铁磁性颗粒和体积浓度为60%～70%的乙醇溶液按质量比1：（0.2～0.3）：（1.5～2.5）混合，然后加入交联剂，搅拌2～3小时后静止一天，过滤沉淀物，水洗后15～20℃下真空冷却干燥24～36小时，获得磁性蓝莓果渣颗粒，即完成磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备；

[0010] 其中步骤一中亚铁离子、铁离子、氢氧根离子的物质量之比为1:1:6；

[0011] 步骤二中交联剂为丙烯酸酯或三甲基丙烷；

[0012] 步骤二中蓝莓果渣与交联剂的质量比为1：(0.1～0.2)。

[0013] 上述制备的磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料在去除设备中的应用：按以下步骤实现：水泵抽入20立方米待处理地下水进入沉淀回温池，水力停留时间为6～12小时，然后经水泵进入沉淀吸附处理池，沉淀吸附处理池中加入5kg磁性蓝莓果渣颗粒，水力停留时间为10～12小时，然后经出水管排出。

[0014] 本发明有效的使用蓝莓资源，通过把生产废弃的蓝莓果渣资源与磁性生物吸附材料相结合的方法，制备了对环境无污染、利用效率高、能耗低的去除重金属的吸附材料，针对受污染的地下水体使用。

[0015] 本发明中利用蓝莓的糖苷键和铁磁性微粒形成磁性微颗粒球吸附性材料，然后利用蓝莓本身的抗氧化特性和铁磁性微粒共同对地下水体的重金属离子形成吸附和去除。

[0016] 本发明应用蓝莓果渣作为吸附材料中高分子聚合原料，尚属首次，蓝莓果渣中不仅含有多糖类物质，其中具有的花青素和富含丰富的维生素、蛋白质和纤维素，不仅可以对人体起到保健作用，且具备吸附材料应该具有的物理特性。

[0017] 本发明应用蓝莓果渣这种天然小浆果类果渣作为吸附聚合性功能性单体的原料吸附重金属颗粒，开拓了制备吸附性材料功能性单体使用范围，作为吸附去除地下水中的重金属离子的应用更是开创了新思路，并且节约了蓝莓生产过程中果渣废弃成本。

[0018] 本发明中蓝莓果渣由于破碎而非球形颗粒，其蓝莓果中的多糖和纤维素充分外露，其中含有的多糖通过糖苷键可以交联和包埋铁磁性颗粒物质，在处理受重金属污染的地下水时，其吸附的铁磁性颗粒加速多糖、纤维素、蛋白质对重金属的吸附作用，所以应用蓝莓果渣具有事半功倍的效果。

[0019] 本发明制备的磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料在去除设备中的应用，所采用的地下水处理设备结构简单、应用操作方便、成本低廉，处理地下水中的重金属离子，处理费用低，处理效果好，用于处理重金属超高于Ⅴ类标准的地下水，其Pb离子的去除率高达99.1%、Cu离子的去除率高达80.07%、Zn离子的去除率高达89.69%，鉴于国家地下水质量标准GB/T14848-93，其指标从超高于Ⅴ类之上，变成小于Ⅳ类。

附图说明

[0020] 图1为本发明中制备的磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料在去除设备中的应用所使用的设备示意图，其中1沉淀回温池，2沉淀吸附处理池，3温度计，4出水管，5水泵，6水泵，7过滤网。

具体实施方式

[0021] 本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

[0022] 具体实施方式一：本实施方式磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备方法，按以下步骤实现：

[0023] 一、向含有氯化亚铁盐和氯化铁盐混合溶液的三口烧瓶中加入氨水，恒温70℃搅拌4～6个小时，过滤，蒸馏水洗涤，然后40～50℃下真空干燥24～32小时，获得铁磁性颗粒；

[0024] 二、将蓝莓果渣、铁磁性颗粒和体积浓度为60%～70%的乙醇溶液按质量比1：（0.2～0.3）：（1.5～2.5）混合，然后加入交联剂，搅拌2～3小时后静止一天，过滤沉淀物，水洗后15～20℃下真空冷却干燥24～36小时，获得磁性蓝莓果渣颗粒，即完成磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备；

[0025] 其中步骤一中亚铁离子、铁离子、氢氧根离子的物质量之比为1:1:6；

[0026] 步骤二中交联剂为丙烯酸酯或三甲基丙烷；

[0027] 步骤二中蓝莓果渣与交联剂的质量比为1：(0.1～0.2)。

[0028] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中恒温70℃搅拌5个小时，过滤，蒸馏水洗涤，然后45℃下真空干燥28小时。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

[0029] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤二中将蓝莓果渣、铁磁性颗粒和体积浓度为65%的乙醇溶液按质量比1：0.25：2混合。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

[0030] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中蓝莓果渣与交联剂的质量比为1：0.15。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

[0031] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中搅拌2.5小时后静止一天，过滤沉淀物，水洗后28℃下真空冷却干燥28小时。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

[0032] 具体实施方式六：结合图1，具体实施方式一中制备的磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料在去除设备中的应用：按以下步骤实现：水泵5抽入20立方米待处理地下水进入沉淀回温池1，水力停留时间为6～12小时，然后经水泵6进入沉淀吸附处理池2，沉淀吸附处理池2中加入5kg磁性蓝莓果渣颗粒，水力停留时间为10～12小时，然后经出水管4排出。

[0033] 本实施方式中沉淀回温池1目的是使温度较低的地下水体回温。

[0034] 本实施方式中沉淀吸附处理池2目的是进行吸附和沉淀。

[0035] 具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是进入沉淀回温池1，水力停留时间为10小时。其它步骤及参数与具体实施方式六相同。

[0036] 具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七不同的是沉淀吸附处理池2，水力停留时间为11小时。其它步骤及参数与具体实施方式六或七相同。

[0037] 实施例：

[0038] 磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备方法，按以下步骤实现：

[0039] 一、向含有氯化亚铁盐和氯化铁盐混合溶液的三口烧瓶中加入氨水，恒温70℃搅拌5个小时，过滤，蒸馏水洗涤，然后45℃下真空干燥28小时，获得铁磁性颗粒；

[0040] 二、将蓝莓果渣、铁磁性颗粒和体积浓度为60%～70%的乙醇溶液按质量比1：0.25：2混合，然后加入交联剂，搅拌2.5小时后静止一天，过滤沉淀物，水洗后18℃下真空冷却干燥28小时，获得磁性蓝莓果渣颗粒，即完成磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料的制备；

[0041] 其中步骤一中亚铁离子、铁离子、氢氧根离子的物质量之比为1:1:6；

[0042] 步骤二中交联剂为丙烯酸酯；

[0043] 步骤二中蓝莓果渣与交联剂的质量比为1：0.15。

[0044] 结合图1，上述制备的磁性蓝莓果渣吸附重金属离子材料在去除设备中的应用：按以下步骤实现：水泵5抽入20立方米待处理地下水进入沉淀回温池1，水力停留时间为
10小时，然后经水泵6进入沉淀吸附处理池2，沉淀吸附处理池2中加入5kg磁性蓝莓果渣颗粒，水力停留时间为11小时，然后经出水管4排出。

[0045] 本实施例中待处理地下水，经检测Pb离子含量8.53mg/L，Cu离子含量5.56mg/L，Zn离子含量11.45mg/L，经过处理后其Pb离子含量0.07mg/L，Cu离子含量1.07mg/L，Zn离子含量1.18mg/L，去除率分别为99.1%、80.07%、89.69%，鉴于国家地下水质量标准GB/T14848-93，其指标从超高于Ⅴ类之上，变成小于Ⅳ类。