部分水解蚕丝对重金属离子的吸附性能及吸附机理的研究

Guangxi province is the famous "home of nonferrous metal" and the largest original area of silkworm breeding and silk producing in China. The treatment methods of wastewater containing heavy metals from the processes of mining and smelting are in great need. It is also impererative to manufactory new and high valve products with the the side products from silk reeling processes. We intend to prepare a new fiber adsorbent of heavy metal ions from the local characteric resource. The accomplishment of this project will offer the foundation for a new treatment technique of heavy metal wastewater. To prepare a new fiber adsorbent containing large amount of carboxyl and amino groups, the side products from silk reeling processes will be hydrolysised with environment friendly chemical and biological methods. Then, the fiber adsorbent is used to adsorb heavy metals selectively from wastewater to realize the standardized emission or cycle use of the wastewater. It is planned to study the effective methods and conditions of hydrolysis, the relation of hydrolysis degree and adsorption performance,and the influencing factors of adsorption and elution.It is also planned to study the relective thermodynamic and kinetic problems of adsorption and elution processes,and the adsorption regular pattems of different metal ions on the adsorbent. We intend to find out the cheleting mechanism of metal ions on the hydrolysised silk adsorbent. We try to develop a new method for the treatment of heavy metal wastewater with a new cheleting adsorbent. The new method will resolve the faultinees of unsatisfactory selectivity, small capacity, slow mass transfer and difficult regeneration in the traditional adsorption techniques. The research results will offer new speculative knowledge and application foundation for the treatment of heavy metal wastewater.

广西是我国著名的"有色金属之乡，"也是国内最大的桑蚕养殖和加工省区。采矿及冶炼产生的重金属废水急需有效治理，缫丝产生的副产品也需开发高附加值的新产品。本项目旨在探索以地方特色资源制备一种新的选择性重金属吸附剂，并为建立一种处理重金属废水新方法进行相关的基础研究。 以缫丝副产品长吐、汏头为原料，用环境友好的化学及生物方法使蚕丝部分水解，制备含大量羧基和氨基的螯合吸附纤维，从废水中选择性吸附重金属离子，实现重金属废水的达标排放或回用。研究控制水解的方法和条件、水解度与纤维机械强度和吸附性能的关系、重金属吸附和脱附的影响因素。研究吸附和脱附过程的热力学和动力学问题、吸附剂对不同金属离子的吸附规律；探明部分水解蚕丝与重金属结合的机理。以部分水解蚕丝为吸附剂的重金属废水处理方法，力图克服传统吸附方法中吸附剂选择性差、容量小、传质慢、再生难等问题，项目研究可为重金属废水处理提供创新性理论和应用基础。

在本项目支持下，项目组积极开展研究，取得较好的研究成果，已经发表SCI论文2篇、中文核心期刊论文5篇，2篇论文已被国际学术期刊（SCI）录用；获得授权发明专利3项；申请发明专利受理4项。研究成果主要有五个方面：（1）通过不同方法对蚕丝进行控制水解及聚酰胺纤维改性，制备了对多种重金属有优良吸附性能的纤维材料，该吸附材料具有原料来源稳定、成本低、吸附速率快、吸附容量较大、对重金属有高选择性等特点。（2）进行选择性吸附与解吸工艺研究，研究所制备的吸附材料对常见重金属Cd2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+等的吸附特性，探究了各种因素对吸附及交换效果的影响，在优化的条件下，达到去除有害重金属或富集分离出有价金属，进而回收的目的。（3）吸附饱和后选用适当洗脱剂进行再生，实现重复利用的目的，可对再生液进行处理。（4）研究部分水解蚕丝对重金属离子的吸附模型、液固相吸附过程的热力学及动力学问题及吸附机理。（5）研究吸附材料应用于重金属废水处理的关键技术问题，较好地解决了实际应用中在高浓度Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-等背景下选择性去除微量重金属的技术难题，对重金属废水进行深度处理，重金属低于地表水Ⅲ类质量标准限值。. 按计划开展研究的同时，依据本项目部分研究内容，与企业开展合作研究，试制的吸附材料，作为重金属废水深度处理组合工艺中特定工艺单元的吸附材料，用于污酸治理，在广西河池市南方有色冶炼有限责任公司进行了中试，取得良好效果，并通过桂林市科技局组织的成果鉴定。.研究表明，以缫丝副产品为原料制备重金属选择性吸附纤维，对多种重金属离子具有优良的吸附性能，有良好的应用前景；项目的研究为重金属吸附剂的研发提供了新的思路和相关理论基础，也为提高缫丝副产品的附加值提出了新的途径。本项目基本达到了预期的研究目标。.