技術領域

本發明涉及水體處理技術領域，尤其涉及一種治理水體中重金屬污染的功能化聚乙烯醇吸附劑及其制備方法。

背景技術

重金屬在水環境中的遷移決定了其在水體中的存在形式、富集狀況和潛在生態危害程度。重金屬離子以溶解態或顆粒態的形式被水流機械搬運，這種遷移過程服從水力學原理。重金屬以簡單離子、絡離子或可溶性分子在環境中通過一系列物理化學作用（水解、氧化、還原、沉淀、溶解、絡合、鰲合、吸附作用等）實現遷移與轉化。此外重金屬在水中可經過水解反應生成氫氧化物，也可以和相應的陰離子生成硫化物或碳酸鹽。這些化合物的溶度積都很小，易生成沉淀物，使重金屬污染物在水體中的擴散速度和范圍受到限制，從水質自凈方面來看這是有利的，但大量重金屬沉積于水體沉積物中，當環境條件發生變化時有可能重新釋放出來，從而對水體污染造成潛在危害。

隨著對環境問題的認識與研究逐步深入，人們發現由于自然界與人類社會諸多因素的變化，環境質量呈現偏離穩態的“擾動”現象，即所謂的“瞬態污染”（transient?pollution），突發性環境污染事故是其中最為劇烈的一種，國內外發生的災害事故已經表明給人們的健康和生活帶來了嚴重的危害和損失，尤其是突發性水污染事故發生于重點流域，嚴重影響了當地居民的生產和生活。水體最常見的重金屬污染是鎘、鉛、鎳離子污染，如2009年發生在我國陜西鳳翔、湖南武岡的鉛污染事件，湖南瀏陽的鎘污染事件；2012年廣西龍江鎘污染事故等等。這些突發性污染事故已經從不同的視角給了我們許多嚴峻的警示：做好突發性水污染事故的風險評估與預警、生態影響評估、應急處置，并從源頭上預防水污染事故的發生，是目前我們應對突發性水污染事件的首要任務。

一般情況下，水污染事故發生后，可以充分利用受納水體的自凈容量，使污染物在運移中逐步稀釋，從而依靠水體自凈能力使污染物得到處理。然而，水體的自凈能力是有限的，面對有些突發性污染，單一依靠水體的稀釋收效很慢，需要采用人工介入來降低污染的危害程度和范圍。目前，應對重金屬流動水體污染事故，現有技術最常用的應急方案為“弱堿性化學沉淀應急除污技術”，是水廠凈水技術的放大，操作方式是先大量投放堿和絮凝劑（聚鋁、聚鐵），當重金屬濃度降到一定程度后再調水稀釋。該方法雖然能解燃眉之急，但是處理的最終結果是重金屬隨著絮凝劑共同進入水體底泥，導致底泥重金屬含量過高，如果底泥中重金屬含量高于溶出閾值，或絮凝劑解聚、風化、轉型，或水環境改變（激烈擾動、離子強度增加、pH值下降等），這些隨絮凝劑共同進入底泥的重金屬會再次進入水體中，從而導致水體的二次污染。

為此，根據溶液中的重金屬易被穩定化的特點，目前也開發了重金屬穩定化處理技術方法，如化學沉淀法、膜分離法、生物吸附法、電解法、鐵氧體法以及離子交換樹脂吸附法。然而，由于容易受pH值變化的影響（當pH值較低時，重金屬離子會再溶出而帶來二次污染），要實現重金屬廢物長期穩定化仍然需要進一步的研究和探索。目前，吸附法對于處理含重金屬水體效果良好，關鍵在于需要制備出工作容量大、環境協調性優越、性價比高、利于回收、無二次污染的吸附劑材料，從而有效控制和防止水體重金屬鎘、鉛、鎳離子的污染。

目前，尚未見到有關功能化聚乙烯醇吸附劑在治理流動水體重金屬鎘、鉛、鎳離子污染的報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種對重金屬吸附容量大、吸附速度快、可利用回收、適用范圍廣、無二次污染的治理水體中重金屬污染的功能化聚乙烯醇吸附劑。本發明的另一目的在于提供上述功能化聚乙烯醇吸附劑的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

本發明提供的一種治理水體中重金屬污染的功能化聚乙烯醇吸附劑，為以聚乙烯醇、馬來酸酐、乙酸丁酯為原料制備的聚乙烯醇-馬來酸酐聚合物，經溶脹、碳化處理后獲得的聚合物顆粒。進一步地，本發明所述聚合物顆粒中羥基和羧基的含量分別為0.5～1.5mmol/g、0.3～1.0mmol/g。上述方案中，本發明所述原料按重量份數聚乙烯醇∶馬來酸酐∶乙酸丁酯＝1～1.5∶1～2∶4～6。

本發明吸附劑材料為聚乙烯醇和馬來酸酐交聯形成的聚合物，經溶脹和碳化處理后，改變了聚乙烯醇的水溶性以及中間產物聚乙烯醇-馬來酸酐聚合物的溶脹性能，從而增大了材料的吸附容量，提高了材料的力學機械性能。而且，吸附劑含有大量的活性功能團-COOH、-OH，從而提高了材料對重金屬的吸附性能，降低了材料對重金屬的吸附選擇性。

本發明的另一目的通過以下技術方案予以實現：