阅读说明：本技术 一种利用木质材料对金属盐废液的处理方法 (method for treating metal salt waste liquid by using wood material ) 是由 余养伦 于文吉 吕斌 闫昊鹏 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种利用木质材料对金属盐废液的处理方法,属于工业污水处理技术领域。上述利用木质材料对金属盐废液的处理方法包括：步骤1：对木材进行加工处理,得到木质材料；步骤2：对金属盐废液进行调配,得到金属盐溶液；步骤3：把植物多酚导入木质材料,得到多酚木质材料；步骤4：把金属盐导入多酚木质材料,得到多酚金属盐木质材料；步骤5：干燥多酚金属盐木材,得到络合木质材料。本发明通过利用多酚木质材料处理金属盐废液,将金属盐中的金属离子通过络合,固定在木质材料中,一方面,达到了金属盐废液治理的目的,另一方面,达到了改善木质材料的作用,具有显著的经济、社会和生态效益,应用前景广泛。(The invention relates to a method for treating metal salt waste liquid by using a wood material, which belongs to the technical field of industrial sewage treatment and comprises the following steps of 1, processing wood to obtain the wood material, 2, blending the metal salt waste liquid to obtain a metal salt solution, 3, introducing plant polyphenol into the wood material to obtain a polyphenol wood material, 4, introducing metal salt into the polyphenol wood material to obtain the polyphenol metal salt wood material, and 5, drying the polyphenol metal salt wood to obtain a complex wood material.)

一种利用木质材料对金属盐废液的处理方法

技术领域

本发明涉及工业污水处理技术领域，具体涉及一种利用木质材料对金属盐废液的处理方法。

背景技术

随着我国IT行业、化学、采矿、冶金工业的快速发展，来自电解液、电镀液、酸洗液等含有铁、铝、镁等金属离子，尤其是铅、铜、铬、锌等重金属离子的废水不断增加，据估计，我国每年仅钢铁行业酸洗废液就高达1亿吨，全球每年有高达百万吨的有毒重金属排放到环境中，其中铅34.6万吨，铜14.7万吨，铬3.9万吨，汞1.2万吨。由于金属尤其是重金属污染的不可逆积累性易于富集，不易降解，并能通过食物链传递危害人类健康，这种日益增加的生物圈“重金属胁迫”已给人类社会、环境生态带来了严重的负面影响。因此，金属废液对生态环境的研究引起了普遍关注。这些种金属通过水循环和大气给水生生态平衡、土壤、人类的健康造成了极大的危害，同时也制约了我国经济的发展，虽然各污水排放企业和污水处理厂都制定了一系列的方案和采取了一系列的措施减少重金属污水排放和降低排放污水中重金属的含量，但受传统污水排放技术设备投资大、成本高、效率低和重金属处理产物造成二次污染的限制，收效甚微，重金属污染事件在国内外都频频发生。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种利用木质材料对金属盐废液的处理方法；在达到金属盐废液的净化目的，同时木质材料中的多酚与金属盐络合后，形成多酚金属络合物具有改善了木材色泽、光洁度、尺寸稳定性、防腐和防霉等功能。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种利用木质材料对金属盐废液的处理方法，包括：

步骤1：对木材进行处理，得到木质材料；

步骤2：对金属盐废液进行调配，得到金属盐溶液；

步骤3：把植物多酚导入木质材料，得到多酚木质材料；

步骤4：把金属盐导入多酚木质材料，得到多酚金属盐木质材料；

步骤4：干燥多酚金属盐木材，得到络合木质材料。

进一步的，所述金属盐废液中含有铁盐、铜盐、铝盐、钛盐、钙盐、钼盐、钨盐、铬盐、镁盐、钾盐，及其复盐的一种或多种，将所述金属盐废液的浓度为0.3g/L～300g/L，pH值为3-6。

优选的，所述金属盐废液为钢铁酸洗液，利用铁和/或硫酸将所述酸洗液调配成浓度为0.3g/L～30.0g/L，pH值调配至3-5的二价铁和/或三价铁混合盐溶液。

进一步的，所述步骤2中，木质材料为原木、锯材、胶合木、正交胶合木、单板层积材、定向刨花板、集成材、胶合板、重组木、刨花板、纤维板、层板、单板、木束、刨花、纤维中的一种或多种组合。

进一步的，所述步骤3中，把植物多酚导入木质材料具体步骤为：

31)将植物多酚溶解在水中，搅拌均匀后，形成植物多酚水溶液；

32)把上述木质材料浸渍于植物多酚水溶液中；

33)干燥已浸渍植物多酚水溶液的木质材料。

优选的，所述植物多酚水溶液的浓度为1g/L～250g/L，平均分子量为170～50000，为1～40聚合体；所述木质材料在植物多酚水溶液中的浸渍时间为10min-48h，浸渍温度为0-80℃、浸渍方法为常压、加压、或抽真空后再加压。

优选的，所述植物多酚为栲胶、单宁、单宁酸、末食子酸、焦性末食子酸的一种或多种混合。

进一步的，所述步骤4中，金属盐导入方法为常压、加压、或抽真空后再加压浸渍方法，浸渍时间10min-180天，浸渍温度0-80℃。

进一步的，在所述步骤3中：把植物多酚导入木质材料的细胞壁、细胞腔或细胞间隙中，得到多酚木质材料；在步骤4中：把金属盐溶液导入到多酚木质材料的细胞壁、细胞腔或细胞间隙中原位络合，并且多酚与金属盐在所述细胞中原位络合。

进一步的，所述步骤4中，干燥多酚金属盐木质材料的绝对含水率为25-50％，然后调整空气中氧含量至22-50％，直至多酚金属盐木质材料的绝对含水率为6-12％，得到络合木质材料；在此过程，将干燥蒸发的水冷凝后形成冷凝水。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明首先对木材进行处理和金属盐废液进行调配，分别得到多酚木质材料和金属盐溶液；然后向其浸泡在金属盐废液中，植物多酚与木材中的纤维素和半纤维素结合，形成多点氢键，植物多酚与金属盐络合，最后，通过干燥，把木材中的水干燥，得到络合木质材料，从而达到去除废液中金属离子的目的。

同时，植物多酚与金属离子络合后，将形成“纤维素-植物多酚-金属盐”一体结构，犹如在纤维素骨架分子中形成了若干支架支撑，使其在吸湿或解吸时减小甚至不产生膨胀或收缩，从而达到改善木质材料性能。

本发明通过利用多酚木质材料处理金属盐废液，一方面，将金属盐中的金属离子通过络合，固定在木质材料中，达到净化金属盐废液的目的；另一方面，在木材中形成多酚金属络合物，有效地改变了木材色泽、提高了木材光洁度、尺寸稳定性、防腐和防霉等性能，达到改善木材的目的。

附图说明

图1为本发明实施例1络合木质材料制备的工艺流程图；

图2为现有技术中木质材料纤维素骨架结构示意图；

图3为本发明植物多酚与纤维素骨架的作用结构示意图；

图4为本发明实施例1干燥之前“纤维素骨架-植物多酚金属盐”体系；

图5为本发明实施例1经过干燥之后“纤维素骨架-植物多酚金属盐”体系；

图6为本发明实施例1处理前的酸洗液和处理后的水；

图7为本发明实施例1未处理泡桐锯材和络合泡桐锯材；

图8为本发明实施例2处理前的酸洗液和处理后的水；

图9为本发明实施例2未处理桉树原木和络合桉树原木；

图10为本发明实施例3处理前的硫酸铜溶液和处理后的水；

图11为本发明实施例3未处理杨木锯材和络合杨木锯材。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。

本发明中，所使用的材料及试剂未有特殊说明的，均可从商业途径得到。

实施例1

一种利用泡桐锯材对钢铁酸洗液的处理方法，流程见图1，所述的酸洗液为硫酸根酸洗液，包括硫酸、硫酸亚铁以及部分硫酸铁，如图6(a)所示，颜色为黄绿色，其处理步骤包括：

步骤1：对木材进行处理，得到木质材料

将泡桐木材锯截成长为2000mm的木段，采用锯剖后形成规格为2000×120×50mm的锯材；

步骤2：对金属盐废液进行调配，得到金属盐溶液

利用颗粒为0.5-2mm铁粉将所述酸洗液中的剩余硫酸和硫酸铁还原成硫酸亚铁，采用水将其浓度调配为10.0g/L，并将溶液的pH值调配至5，形成以二价铁为主的混合溶液；

步骤3：把植物多酚导入木质材料，得到多酚木质材料

31)将橡椀栲胶溶解在水中，搅拌均匀后，形成橡椀栲胶水溶液，浓度为30.0g/L；

32)把泡桐锯材放入液压压力罐中，将步骤1橡椀水溶液导入液压罐中，多次加压后，使压力罐内的压力保持在0.3MPa，浸渍时间为24h，浸渍温度为25℃；

33)干燥已浸渍植物橡椀水溶液的泡桐锯材，得到橡椀泡桐锯材；图2为现有技术中木质材料纤维素骨架结构示意图；图3为本发明植物多酚与纤维素骨架的作用结构示意图；

步骤4：把金属盐导入多酚木质材料，得到多酚金属盐木质材料

将橡椀泡桐锯材置入液压压力罐内，将步骤2配置的二价铁盐溶液导入到液压压力罐中，多次加压后，使压力罐内的压力保持在0.3MPa，浸渍时间为24h，浸渍温度为25℃，取出后，获得橡椀铁盐泡桐锯材，“纤维素骨架-植物多酚金属盐”体系结构见图4；

步骤5：干燥多酚金属盐木质材料，得到络合木质材料

将步骤4橡椀铁盐泡桐锯材放置带有冷凝功能的烘箱中，将橡椀铁盐泡桐锯材干燥至绝对含水率为50％，然后调整空气中氧含量至30％，直至橡椀铁盐泡桐锯材的绝对含水率为12％，得到络合泡桐锯材，如图7所示，“纤维素骨架-植物多酚金属盐”体系见图5；络合泡桐的颜色为深灰色，纹理更有层次感，其性能如表1所示，络合泡桐的密度和力学性能得到了不同程度的提高，并显著地改善了其尺寸稳定性；

在此过程，将干燥蒸发的水冷凝后形成冷凝水，如图6(a)所示，水溶液澄清，经检测，铁的含量为0.25mg/L。

本实施例络合前后泡桐图片见图7，对上述泡桐进行性能测试见表1。

表1络合处理前、后泡桐性能的比较

性能指标	未处理	络合处理
			密度(g/cm<sup>3</sup>)	0.32	0.36
弯曲强度(MPa)	47.8	49.8
			弹性模量(GPa)	6.2	8.1
径向干缩系数(％)	0.10	0.05
			弦向干缩系数(％)	0.21	0.07

由图2-5可知，本发明利用多酚木质材料处理金属盐废液，将金属盐中的金属离子通过络合，固定在木质材料中，达到净化金属盐废液的目的。由上表可知，在木材中形成多酚金属络合物，有效地改变了木材色泽、提高了木材光洁度、尺寸稳定性，达到改善木材的目的。

实施例2

一种利用桉树原木对钢铁酸洗液的处理方法，所述的酸洗液为盐酸根酸洗液，包括盐酸、氯化铁以及部分氯化亚铁，如图8(a)，颜色为橙红色，其处理方法包括：

步骤1：对木材进行处理，得到木质材料

将按树木材锯截成长为2000mm的原木，由于桉树木材中含有多酚，不用导入多酚，就可以直接获得多酚按树原木

步骤2：对金属盐废液进行调配，得到金属盐溶液

采用水和碳酸氢钠将所述酸洗液浓度调配为2.0g/L，并将溶液的pH值调配至4，形成以氯化铁和氯化亚铁混合溶液；

步骤3：把金属盐导入多酚木质材料，得到多酚金属盐木质材料

将桉树原木置入液压压力罐内，将步骤2配置的二价铁盐溶液导入到液压压力罐中，多次加压后，使压力罐内的压力保持在1.0MPa，浸渍时间为48h，浸渍温度为25℃，取出后，获得铁盐桉树原木；

步骤4：干燥多酚金属盐木材，得到络合木质材料

将步骤3铁盐桉树原木放置烘箱中，干燥至绝对含水率为50％，然后调整空气中氧含量至25％，直至铁盐桉树原木的绝对含水率为12％，得到络合桉树原木，如图9所示；从图9可以看出，经过处理后，桉树原端面不开裂。

在此过程，将干燥蒸发的水冷凝后形成冷凝水，如图8(b)所示，水溶液澄清，经检测，铁的含量为0.25mg/L。

实施例3

一种利用杨木锯材对硫酸铜废液的处理方法，包括：

步骤1：对木材进行处理，得到木质材料

将杨木木材锯截成长为2000mm，采用锯剖后形成规格为2000×120×50mm的锯材；

步骤2：对金属盐废液进行调配，得到金属盐溶液

采用水和碳酸氢钠将所述硫酸铜废液浓度调配为3.0g/L，并将溶液的pH值调配至4，形成硫酸铜和硫酸钠混合溶液，如图10(a)所示，为淡蓝色液体；

步骤3：把植物多酚导入木质材料，得到多酚木质材料

31)将单宁酸溶解在水中，搅拌均匀后，形成单宁酸水溶液，浓度为1.5g/L；

32)把杨木锯材放入液压压力罐中，将步骤1单宁酸水溶液导入液压罐中，多次加压后，使压力罐内的压力保持在0.6MPa，浸渍时间为12h，浸渍温度为25℃；

33)干燥已浸渍单宁酸水溶液的杨木原木，得到单宁酸杨木原木；

步骤4：把金属盐导入多酚木质材料，得到多酚金属盐木质材料

将单宁酸杨木原木置入液压压力罐内，将步骤2配置的硫酸铜和硫酸钠混合导入到液压压力罐中，多次加压后，使压力罐内的压力保持在0.5MPa，浸渍时间为4h，浸渍温度为25℃，取出后，获得铜盐和钠盐单宁酸杨木原木；

步骤5：干燥多酚金属盐木质材料，得到络合木质材料

将步骤4铜盐和钠盐单宁酸杨木原木放置带有冷凝功能的烘箱中，干燥至绝对含水率为12％，得到络合杨木原木，如图11所示，颜色为粉色，其性能如表2所示。

表2络合处理前、后杨木性能的比较

性能指标	未处理	络合处理
			密度(g/cm<sup>3</sup>)	0.46	0.44
顺纹弯曲强度(MPa)	87.6	84.3
			顺纹弹性模量(GPa)	8.5	8.2
径向干缩系数(％)	0.19	0.08
			弦向干缩系数(％)	0.30	0.12
防霉性能	4级	Ⅱ级
			防腐性能	Ⅳ级(不腐朽)	Ⅱ级(耐腐)
铜离子流失	--	12％

在此过程，将干燥蒸发的水冷凝后形成冷凝水，水溶液澄清，经检测，铜的含量为0.03mg/L，钠的含量为0.05mg/L，铁的含量为0.20mg/L。

综上可知，本发明利用多酚木质材料处理金属盐废液，一方面，将金属盐中的金属离子通过络合，固定在木质材料中，达到净化金属盐废液的目的；另一方面，在木材中形成多酚金属络合物，有效地改变了木材色泽、提高了木材光洁度、尺寸稳定性、防腐和防霉等性能，达到改善木材的目的。

以上所述是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出若干改进和润饰也应视为本发明的保护范围。