CN105523603B - 一种二氧化锰污水处理材料及其制备方法 - Google Patents

一种二氧化锰污水处理材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二氧化锰污水处理材料及其制备方法。该污水处理材料其各组分的重量份组成为：大孔树脂5~10份，二氧化锰40~50份，硫酸1~3份，润湿剂1~2份，分散剂1~2份，胶黏剂1~3份。该污水处理材料是利用机械力化学改性和高分子材料热拉伸成型，将二氧化锰均匀分散在大孔树脂的表面及孔道中，再经过挤出、塑压得到一种二氧化锰污水处理材料，本发明二氧化锰污水处理材料能够有效吸附降解污水中有机物和还原螯合重金属离子，同时具有高吸附容量、低成本、无二次污染的特点。

Description

一种二氧化锰污水处理材料及其制备方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种二氧化锰污水处理材料及其制备方法。
背景技术
随着经济的飞速发展，城市化进程的影响，极大的提升了人类生活水平，但随之而来的是不同程度的环境污染。污水就是来源之一。我国目前的年排污量大约为350亿m3，但城市的污水处理率仅为15.8％，而西方发达国家如美国早在1980年就已达到了70%。全国有大约超过80％的城市直接排放未经任何处理的污水到附近的水体，这使得水污染加剧。尤其在全国2000多座县城与19000多个镇中，其污水的排放量约占全国总量的一半以上，但这些中小城镇的污水处理能力远远低于全国平均水平，污水的大量排放，从而造成了江、河、湖、海以及环境的严重污染，对人们的身体健康将造成非常大的伤害。如无机盐汞污水将抑制人体中各种酶的活性，使细胞的正常功能发生障碍，同时在人体中将被全部吸收掉，无法进行代谢排出体外。对于污水处理必须严格负责，才能很好的保护环境，节约水资源，防止水体污染。对于污水处理已经成为全球性问题，因此需要开发一种高吸附容量、低成本、无二次污染的污水处理材料。
公开号为102060371A的专利公开了具体涉及一种用于污水处理复合材料，该材料由重量配比为28～48％的磁性多壁碳纳米管、12～26％的菠萝蛋白酶和28～50％的添加剂按以下方法制备得到：将磁性多壁碳纳米管加入适量的水并使其在水中分散均匀，加入戊二醛制得含有活性酯基的磁性多壁碳纳米管载体，然后加入到乙基[3-(二甲胺基)丙基]碳二亚胺盐酸盐水溶液中，再加入含菠萝蛋白酶的PBS缓冲液和戊二醛进行振荡反应，最后用蒸馏水洗涤，真空干燥后与添加剂混合即可，该发明操作复杂，成本较高，无法对重金属离子去除。公开号为104445642A的专利公开了城市污水处理复合材料及制备方法和应用，将稻谷壳、硅藻土、聚合氯化铝、酵素菌按一定重量百分比制成，本发明需要培养微生物发酵，周期较长，成本较高，无法降解有机物。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种二氧化锰污水处理材料及其制备方法，该污水处理材料是通过大孔树脂与二氧化锰复合，再经过挤出、塑压得到一种高吸附容量、低成本、无二次污染的污水处理材料，其原料廉价易得，工艺操作简单，适合大规模生产。
本发明通过以下技术方案达到发明目的：
一种二氧化锰污水处理材料，其特征在于：由包括下列重量份的原料制成：
大孔树脂5~10份，
二氧化锰40~50份，
硫酸1~3份，
润湿剂1~2份，
分散剂1~2份，
胶黏剂1~3份；
其中所述的大孔树脂为D-101型大孔吸附树脂、DA-201型大孔吸附树脂、HPD-100型大孔吸附树脂、H-103型大孔吸附树脂中的至少一种；所述的润湿剂为烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸中的一种；所述的分散剂为氧化聚乙烯蜡、氧化聚丙烯蜡中的一种；所述的胶黏剂为丁苯橡胶、丁基橡胶中的一种。
其制备方法包括以下步骤：
(1) 将5~10份的大孔树脂加入到反应搅拌器中先用95%的乙醇浸泡3~6分钟，在反应搅拌器转速为100~120r/min条件下，再用盐酸洗涤调节PH值为中性，搅拌5~10min，以此除去大孔树脂表面以及孔道内的杂质，同时使孔道贯通；
(2) 将40~50份二氧化锰，1~3份硫酸加入到氮气保护条件下的反应釜中，在110~120℃温度条件，200~300r/min搅拌条件下反应5~10min，最后水洗、烘干，并在粉碎机中粉碎至0.1~0.4μm，得到改性二氧化锰；
(3) 将步骤(2)所得的改性二氧化锰与步骤(1)处理后的大孔树脂以及分散剂1~2份，加入到分散设备，使大孔树脂与二氧化锰的界面充分接触，并均匀分散，得到混合物；
(4) 在混合搅拌机中加入步骤(3)所得到的混合物、润湿剂1~2份，胶黏剂1~3份，在100~140℃温度条件、600~800r/min搅拌条件下反应5~10min；
(5) 将步骤(4)所得到的产物经过双螺杆挤出机，通过熔融、混炼、切粒，再经过温度为170~180℃塑压成片，得到一种二氧化锰污水处理材料。
上述步骤(2)所述的粉碎机为超音速气流粉碎机，通过压缩空气，在超音速喷管中进入流化床，物料在流化床粉碎机内相互碰撞、摩擦以及气流的强大冲击使其粉碎。
上述步骤(5)中所述的双螺杆挤出机，螺杆转速为120~150r/min，各区温度控制在：一区160~170℃；二区180~220℃；三区210~240℃；四区230~250℃；五区220~170℃。。
本发明污水处理材料通过硫酸在高温条件下对二氧化锰的处理，使其提高比表面积，增强二氧化锰表面活性吸附点以及还原性，将二氧化锰均匀负载于大孔树脂的表面以及孔道内，利用大孔树脂以及二氧化锰对污水中有机物、重金属离子强吸附性，使其对重金属离子还原螯合以及有机物的降解作用，达到污水处理的效果，此外大孔树脂的大孔径、多孔化、空间网络发达，其特性表现出具有高吸附容量。
本发明具有以下的突出特点和有益效果：
1、本发明一种二氧化锰污水处理材料，将二氧化锰负载于大孔树脂可有效还原螯合重金属离子以及对有机物的降解作用。
2、本发明一种二氧化锰污水处理材料，利用大孔树脂的多孔径化，孔道贯通其具有高吸附容量。
3、本发明一种二氧化锰污水处理材料，制备工艺简单，成本低，具有广阔市场应用前景。
具体实施方式
实施例1
(1) 将5份的D-101型大孔树脂加入到反应搅拌器中先用95%的乙醇浸泡3分钟，在反应搅拌器转速为100r/min条件下，再用盐酸洗涤调节PH值为中性，搅拌5min，以此除去D-101型大孔树脂表面以及孔道内的杂质，同时使孔道贯通；
(2) 将40份二氧化锰，1份硫酸加入到氮气保护条件下的反应釜中，在110℃温度条件，200r/min搅拌条件下反应5min，最后水洗、烘干，并在粉碎机中粉碎至0.1μm，得到改性二氧化锰；
(3) 将步骤(2)所得的改性二氧化锰与步骤(1)处理后的大孔树脂以及氧化聚乙烯蜡1份，加入到分散设备，使D-101型大孔树脂与二氧化锰的界面充分接触，并均匀分散，得到混合物；
(4) 在混合搅拌机中加入步骤(3)所得到的混合物、烷基硫酸盐1份，丁苯橡胶1份，在100℃温度条件、600r/min搅拌条件下反应5min；
(5) 将步骤(4)所得到的产物经过双螺杆挤出机，通过熔融、混炼、切粒，再经过温度为170℃塑压成片，得到一种二氧化锰污水处理材料。
实施例2
(1) 将6份的DA-201型大孔树脂加入到反应搅拌器中先用95%的乙醇浸泡4分钟，在反应搅拌器转速为105r/min条件下，再用盐酸洗涤调节PH值为中性，搅拌6min，以此除去DA-201型大孔树脂表面以及孔道内的杂质，同时使孔道贯通；
(2) 将42份二氧化锰，1.2份硫酸加入到氮气保护条件下的反应釜中，在115℃温度条件，220r/min搅拌条件下反应6min，最后水洗、烘干，并在粉碎机中粉碎至0.2μm，得到改性二氧化锰；
(3) 将步骤(2)所得的改性二氧化锰与步骤(1)处理后的大孔树脂以及氧化聚丙烯蜡1.2份，加入到分散设备，使DA-201型大孔树脂与二氧化锰的界面充分接触，并均匀分散，得到混合物；
(4) 在混合搅拌机中加入步骤(3)所得到的混合物、磺酸盐1.1份，丁基橡胶1.4份，在110℃温度条件、650r/min搅拌条件下反应6min；
(5) 将步骤(4)所得到的产物经过双螺杆挤出机，通过熔融、混炼、切粒，再经过温度为172℃塑压成片，得到一种二氧化锰污水处理材料。
实施例3
(1) 将7份的HPD-100型大孔树脂加入到反应搅拌器中先用95%的乙醇浸泡5分钟，在反应搅拌器转速为110r/min条件下，再用盐酸洗涤调节PH值为中性，搅拌7min，以此除去HPD-100型大孔树脂表面以及孔道内的杂质，同时使孔道贯通；
(2) 将44份二氧化锰，2份硫酸加入到氮气保护条件下的反应釜中，在115℃温度条件，240r/min搅拌条件下反应7min，最后水洗、烘干，并在粉碎机中粉碎至0.3μm，得到改性二氧化锰；
(3) 将步骤(2)所得的改性二氧化锰与步骤(1)处理后的大孔树脂以及氧化聚丙烯蜡1.4份，加入到分散设备，使HPD-100型大孔树脂与二氧化锰的界面充分接触，并均匀分散，得到混合物；
(4) 在混合搅拌机中加入步骤(3)所得到的混合物、脂肪酸1.3份，丁基橡胶1.6份，在120℃温度条件、700r/min搅拌条件下反应7min；
(5) 将步骤(4)所得到的产物经过双螺杆挤出机，通过熔融、混炼、切粒，再经过温度为174℃塑压成片，得到一种二氧化锰污水处理材料。
实施例4
(1) 将8份的H-103型大孔树脂加入到反应搅拌器中先用95%的乙醇浸泡5分钟，在反应搅拌器转速为115r/min条件下，再用盐酸洗涤调节PH值为中性，搅拌8min，以此除去H-103型大孔树脂表面以及孔道内的杂质，同时使孔道贯通；
(2) 将46份二氧化锰，2.4份硫酸加入到氮气保护条件下的反应釜中，在120℃温度条件，260r/min搅拌条件下反应8min，最后水洗、烘干，并在粉碎机中粉碎至0.3μm，得到改性二氧化锰；
(3) 将步骤(2)所得的得到改性二氧化锰与步骤(1)处理后的大孔树脂以及氧化聚丙烯蜡1.6份，加入到分散设备，使H-103型大孔树脂与二氧化锰的界面充分接触，并均匀分散，得到混合物；
(4) 在混合搅拌机中加入步骤(3)所得到的混合物、脂肪酸1.6份，丁苯橡胶2.2份，在130℃温度条件、750r/min搅拌条件下反应8min；
(5) 将步骤(4)所得到的产物经过双螺杆挤出机，通过熔融、混炼、切粒，再经过温度为176℃塑压成片，得到一种二氧化锰污水处理材料。
实施例5
(1) 将10份的D-101型大孔树脂加入到反应搅拌器中先用95%的乙醇浸泡6分钟，在反应搅拌器转速为120r/min条件下，再用盐酸洗涤调节PH值为中性，搅拌9min，以此除去D-101型大孔树脂表面以及孔道内的杂质，同时使孔道贯通；
(2) 将50份二氧化锰，3份硫酸加入到氮气保护条件下的反应釜中，在120℃温度条件，280r/min搅拌条件下反应9min，最后水洗、烘干，并在粉碎机中粉碎至0.4μm，得到改性二氧化锰；
(3) 将步骤(2)所得的得到改性二氧化锰与步骤(1)处理后的大孔树脂以及氧化聚丙烯蜡1.8份，加入到分散设备，使D-101型大孔树脂与二氧化锰的界面充分接触，并均匀分散，得到混合物；
(4) 在混合搅拌机中加入步骤(3)所得到的混合物、烷基硫酸盐1.8份，丁基橡胶2.4份，在140℃温度条件、800r/min搅拌条件下反应9min；
(5) 将步骤(4)所得到的产物经过双螺杆挤出机，通过熔融、混炼、切粒，再经过温度为178℃塑压成片，得到一种二氧化锰污水处理材料。

Claims (4)

1.一种二氧化锰污水处理材料，其特征在于：由包括下列重量份的原料制成：
大孔树脂5～10份，
二氧化锰40～50份，
硫酸1～3份，
润湿剂1～2份，
分散剂1～2份，
胶黏剂1～3份；
其中所述的大孔树脂为D-101型大孔吸附树脂、DA-201型大孔吸附树脂、HPD-100型大孔吸附树脂、H-103型大孔吸附树脂中的至少一种；所述的润湿剂为烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸中的一种；所述的分散剂为氧化聚乙烯蜡、氧化聚丙烯蜡中的一种；所述的胶黏剂为丁苯橡胶、丁基橡胶中的一种；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将5～10份的大孔树脂加入到反应搅拌器中先用95%的乙醇浸泡3～6分钟，在反应搅拌器转速为100～120r/min条件下，再用盐酸洗涤调节pH值为中性，搅拌5～10min，以此除去大孔树脂表面以及孔道内的杂质，同时使孔道贯通；
(2)将40～50份二氧化锰，1～3份硫酸加入到氮气保护条件下的反应釜中，在110～120℃温度条件，200～300r/min搅拌条件下反应5～10min，最后水洗、烘干，并在粉碎机中粉碎至0.1～0.4μm，得到改性二氧化锰；
(3)将步骤(2)所得的改性二氧化锰与步骤(1)处理后的大孔树脂以及分散剂1～2份，加入到分散设备，使大孔树脂与二氧化锰的界面充分接触，并均匀分散，得到混合物；
(4)在混合搅拌机中加入步骤(3)所得到的混合物、润湿剂1～2份、胶黏剂1～3份，在100～140℃温度条件、600～800r/min搅拌条件下反应5～10min；
(5)将步骤(4)所得到的产物经过双螺杆挤出机，通过熔融、混炼、切粒，再经过温度为170～180℃塑压成片，得到一种二氧化锰污水处理材料。
2.一种权利要求1所述二氧化锰污水处理材料的制备方法，其特征包括以下步骤：
(1)将5～10份的大孔树脂加入到反应搅拌器中先用95%的乙醇浸泡3～6分钟，在反应搅拌器转速为100～120r/min条件下，再用盐酸洗涤调节pH值为中性，搅拌5～10min，以此除去大孔树脂表面以及孔道内的杂质，同时使孔道贯通；
(2)将40～50份二氧化锰，1～3份硫酸加入到氮气保护条件下的反应釜中，在110～120℃温度条件，200～300r/min搅拌条件下反应5～10min，最后水洗、烘干，并在粉碎机中粉碎至0.1～0.4μm，得到改性二氧化锰；
(3)将步骤(2)所得的改性二氧化锰与步骤(1)处理后的大孔树脂以及分散剂1～2份，加入到分散设备，使大孔树脂与二氧化锰的界面充分接触，并均匀分散，得到混合物；
(4)在混合搅拌机中加入步骤(3)所得到的混合物、润湿剂1～2份、胶黏剂1～3份，在100～140℃温度条件、600～800r/min搅拌条件下反应5～10min；
(5)将步骤(4)所得到的产物经过双螺杆挤出机，通过熔融、混炼、切粒，再经过温度为170～180℃塑压成片，得到一种二氧化锰污水处理材料。
3.根据权利要求2所述的一种二氧化锰污水处理材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的粉碎机为超音速气流粉碎机，通过压缩空气，在超音速喷管中进入流化床，物料在流化床粉碎机内相互碰撞、摩擦以及气流的强大冲击使其粉碎。
4.根据权利要求2所述的一种二氧化锰污水处理材料的制备方法，其特征在于步骤(5)中所述的双螺杆挤出机，螺杆转速为120～150r/min，各区温度控制在：一区160～170℃；二区180～220℃；三区210～240℃；四区230～250℃；五区220～170℃。
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