CN105542057A - 一种污水处理用高韧性水凝胶材料及其制备方法 - Google Patents

一种污水处理用高韧性水凝胶材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105542057A
CN105542057A CN201510994772.6A CN201510994772A CN105542057A CN 105542057 A CN105542057 A CN 105542057A CN 201510994772 A CN201510994772 A CN 201510994772A CN 105542057 A CN105542057 A CN 105542057A
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight part
bamboo charcoal
polygorskite
sewage disposal
toughness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510994772.6A
Other languages
English (en)
Inventor
陈庆
叶任海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu New Keli Chemical Science Co Ltd
Original Assignee
Chengdu New Keli Chemical Science Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu New Keli Chemical Science Co Ltd filed Critical Chengdu New Keli Chemical Science Co Ltd
Priority to CN201510994772.6A priority Critical patent/CN105542057A/zh
Publication of CN105542057A publication Critical patent/CN105542057A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种污水处理用高韧性水凝胶材料，利用坡缕石和竹炭的增强、增韧作用，将坡缕石和竹炭均匀的穿插于丙烯酸、乙酸乙烯酯和聚乙烯醇形成的三维网状水凝胶材料中，形成比表面积大，过滤分离和吸附效率好，吸水率和耐盐性高，力学性能优异水凝胶复合材料，提高了制得的污水处理用高韧性水凝胶材料的韧性和吸附分离能力，降低了生产成本，同时提高材料热分解温度，延长材料使用寿命，适用于污水处理技术。本发明还公开了污水处理用高韧性水凝胶材料的制备方法，其生产工艺简单，成本低廉，安全环保，具有市场应用前景。

Description

一种污水处理用高韧性水凝胶材料及其制备方法
技术领域
本发明属于新材料领域，具体涉及一种污水处理用高韧性水凝胶材料及其制备方法。
背景技术
伴随着现代工业的快速发展，在化学化工、污水处理、环境保护等领域带来的环境问题越发严重，特别是在水质污染上，现在已经成为不容忽视的社会问题。水质受到污染，不仅会对水环境以及整个生态系统造成严重的危害，甚至危及人类的身体健康。因此，如何快速、高效进行污水处理成为水污染控制研究领域迫切需要解决的难题。
中国专利公开号为CN103755860A公开了一种丙烯酸类共聚物水凝胶的制备方法，该方法特征为：所述的水凝胶以丙烯酰胺、甲基丙烯酸和丙烯酸羟乙酯以及交联剂共聚物组成。制备方法如下：将丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯与使用氢氧化钠预处理的甲基丙烯酸混合，加入引发剂和交联剂。在一定温度下反应得到共聚物，烘干后制得水凝胶。该发明的有益效果是：制备方法简单，产物在水中浸泡即可去除杂质，可制备吸水倍率大的水凝胶。但是该方法制备的水凝胶力学性能较差，生产成本高。
中国专利公开号为CN101880440A公开了一种新型纳米复合双网络水凝胶及制备方法，该发明首先在粘土溶液中通过胺类与环氧氯丙烷或多元醇与醛的缩合(聚)反应得到缩合(聚)物/粘土复合物,之后在引发剂,交联剂作用下,加入亲水性单体,通过自由基交联聚合得到纳米复合双网络水凝胶。缩合(聚)反应中的胺类选自二甲胺、甲胺、乙胺、丙胺、二乙胺、乙二胺、丙二胺、二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺;多元醇选自乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、新戊二醇、季戊四醇、聚乙烯醇、聚乙二醇、葡萄糖、蔗糖、山梨醇、可溶性淀粉、壳聚糖;醛类选自甲醛、丙二醛、戊二醛。粘土选自锂藻土、膨润土或亲水性改性膨润土。亲水性单体选自丙烯酸、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯腈、丙烯磺酸。该发明制备的新型水凝胶在高含水量下具有很好的机械强度；但是该发明制备的新型水凝胶吸附量较低，韧性较差。
中国专利公开号为CN104530294A公开了一种高强度二氧化硅和粘土双重纳米复合水凝胶及其制备方法，该发明包括下列步骤：将单体、二氧化硅前驱体加入质量百分浓度为1%-15%的粘土水分散液中，常温下搅拌至分散均匀；之后加入引发剂，搅拌至均匀。将上述混合液在20-90oC下反应5-48h至纳米复合水凝胶形成。粘土质量为单体质量的1%-30%；二氧化硅前驱体质量为单体质量的1%-50%，引发剂质量占单体质量的0.5%-2%。该发明提供的双重纳米复合水凝胶制备方法简单，凝胶强度高，但是该发明制备的双重纳米复合水凝胶吸附量较低。
随着工业技术的高速发展，污水处理材料已经成为污水处理技术中的不可或缺的部分，同时也越加受到关注，而目前用于污水处理的水凝胶复合材料的种类较少，大大限制了污水处理材料的选择，因此，开发一种适用于污水处理的具有优异的吸附效率和力学性能的水凝胶复合材料，对丰富污水处理材料，促进污水处理的发展具有重要意义。
发明内容
本发明目的：为了丰富污水处理材料种类，本发明提供一种污水处理用高韧性水凝胶材料，其比表面积大，过滤分离和吸附效率好，力学性能优异，生产成本低廉，使用寿命长，为污水处理材料提供更多的选择。
本发明采用的技术方案：为了解决上述问题，提供了一种污水处理用高韧性水凝胶材料，由包含竹炭和坡缕石的以下材料以重量份制备而成：
丙烯酸30-40
坡缕石20-30
乙酸乙烯酯10-20
聚乙烯醇5.0-6.0
竹炭3.0-5.0
重铬酸钾0.4-0.6
N,N`-亚甲基丙烯酰胺0.05-0.07
进一步地，所述丙烯酸中和度在60%和90%之间。
进一步地，所述坡缕石为纤维状坡缕石，粒径介于200纳米和400纳米之间，长径比介于10:1和20:1之间。
进一步地，所述竹炭为纤维状竹炭，粒径介于100纳米和300纳米之间，长径比介于10:1和20:1之间。
上述污水处理用高韧性水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将重量份为20-30的坡缕石和重量份为3.0-5.0的竹炭置于水中，并进行超声分散，形成悬浮液；
(2)将重量份为30-40的丙烯酸，重量份为10-20的乙酸乙烯酯，重量份为5.0-6.0的聚乙烯醇，重量份为0.4-0.6的重铬酸钾和重量份为0.05-0.07的N,N`-亚甲基丙烯酰胺加入步骤（1）的悬浮液中，在加热温度为85℃下进行超声搅拌混合，搅拌转速300-500rpm，搅拌时间90-120分钟，得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液；
(3)将步骤（2）得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液进行过滤，过滤后产物用乙醇洗涤，得到污水处理用高韧性水凝胶材料。
本发明的原理：利用价格低廉的坡缕石和优异的吸附性能和力学性能，以及竹炭的增韧作用，将坡缕石和竹炭均匀的穿插于丙烯酸、乙酸乙烯酯和聚乙烯醇形成的三维网状水凝胶材料中，形成比表面积大，过滤分离和吸附效率好，吸水率和耐盐性高，力学性能优异的污水处理用高韧性水凝胶材料，提高了制得的污水处理用高韧性水凝胶材料的韧性和吸附分离能力，降低了生产成本；同时，由于坡缕石提高了丙烯酸、乙酸乙烯酯和聚乙烯醇的热分解温度，延长了污水处理用高韧性水凝胶材料的使用寿命。
本发明突出特点和有益效果在于：
(1)本发明的污水处理用高韧性水凝胶材料具有比表面积大，过滤分离和吸附效率好，吸水率和耐盐性高；
(2)本发明的污水处理用高韧性水凝胶材料力学性能和韧性好，通过坡缕石和竹炭增强和增韧作用，使得用于污水处理的水凝胶复合材料的力学性能和韧性增强，并延长了复合材料的使用寿命；
(3)本发明污水处理用高韧性水凝胶材料的生产工艺简单，成本低廉，安全环保，具有较高的市场应用前景。
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明作更进一步的说明，以下所述仅是本发明的优选实施方式，在相同原理下，可以做出部分改进，这些改进也属于本发明的保护范围内：
实施例1：
一种污水处理用高韧性水凝胶材料：
(1)将重量份为30的坡缕石和重量份为5.0的竹炭置于水中，并进行超声分散，形成悬浮液；
(2)将重量份为40的丙烯酸，重量份为20的乙酸乙烯酯，重量份为6.0的聚乙烯醇，重量份为0.6的重铬酸钾和重量份为0.07的N,N`-亚甲基丙烯酰胺加入步骤（1）的悬浮液中，在加热温度为85℃下进行超声搅拌混合，搅拌转速500rpm，搅拌时间120分钟，得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液；
(3)将步骤（2）得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液进行过滤，过滤后产物用乙醇洗涤，得到污水处理用高韧性水凝胶材料。
实施例2：
一种污水处理用高韧性水凝胶材料：
(1)将重量份为20的坡缕石和重量份为3.0的竹炭置于水中，并进行超声分散，形成悬浮液；
(2)将重量份为30的丙烯酸，重量份为10的乙酸乙烯酯，重量份为5.0的聚乙烯醇，重量份为0.4的重铬酸钾和重量份为0.05的N,N`-亚甲基丙烯酰胺加入步骤（1）的悬浮液中，在加热温度为85℃下进行超声搅拌混合，搅拌转速300rpm，搅拌时间90分钟，得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液；
(3)将步骤（2）得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液进行过滤，过滤后产物用乙醇洗涤，得到污水处理用高韧性水凝胶材料。
实施例3：
一种污水处理用高韧性水凝胶材料：
(1)将重量份为27的坡缕石和重量份为4.1的竹炭置于水中，并进行超声分散，形成悬浮液；
(2)将重量份为38的丙烯酸，重量份为14的乙酸乙烯酯，重量份为5.3的聚乙烯醇，重量份为0.5的重铬酸钾和重量份为0.05的N,N`-亚甲基丙烯酰胺加入步骤（1）的悬浮液中，在加热温度为85℃下进行超声搅拌混合，搅拌转速420rpm，搅拌时间100分钟，得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液；
(3)将步骤（2）得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液进行过滤，过滤后产物用乙醇洗涤，得到污水处理用高韧性水凝胶材料。
实施例4：
一种污水处理用高韧性水凝胶材料：
(1)将重量份为28的坡缕石和重量份为4.1的竹炭置于水中，并进行超声分散，形成悬浮液；
(2)将重量份为33的丙烯酸，重量份为17的乙酸乙烯酯，重量份为5.2的聚乙烯醇，重量份为0.6的重铬酸钾和重量份为0.07的N,N`-亚甲基丙烯酰胺加入步骤（1）的悬浮液中，在加热温度为85℃下进行超声搅拌混合，搅拌转速360rpm，搅拌时间90分钟，得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液；
(3)将步骤（2）得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液进行过滤，过滤后产物用乙醇洗涤，得到污水处理用高韧性水凝胶材料。
实施例5：
一种污水处理用高韧性水凝胶材料：
(1)将重量份为21的坡缕石和重量份为3.2的竹炭置于水中，并进行超声分散，形成悬浮液；
(2)将重量份为39的丙烯酸，重量份为16的乙酸乙烯酯，重量份为5.8的聚乙烯醇，重量份为0.4的重铬酸钾和重量份为0.06的N,N`-亚甲基丙烯酰胺加入步骤（1）的悬浮液中，在加热温度为85℃下进行超声搅拌混合，搅拌转速350rpm，搅拌时间110分钟，得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液；
(3)将步骤（2）得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液进行过滤，过滤后产物用乙醇洗涤，得到污水处理用高韧性水凝胶材料。
表一各实施例性能分析数据
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
最大吸附量（mg/g） 343 328 339 341 332
机械强度（MPa） 71.2 64.3 66.8 65.4 68.9
热分解温度（℃） 231 217 226 219 225

Claims (3)

1.一种污水处理用高韧性水凝胶材料，其特征在于：由包含坡缕石和竹炭的以下材料以重量份制备而成：
丙烯酸30-40
坡缕石20-30
乙酸乙烯酯10-20
聚乙烯醇5.0-6.0
竹炭3.0-5.0
重铬酸钾0.4-0.6
N,N`-亚甲基丙烯酰胺0.05-0.07。
2.根据权利要求1所述的污水处理用高韧性水凝胶材料，其特征在于：所述丙烯酸中和度在60%和90%之间；所述坡缕石为纤维状坡缕石，粒径介于200纳米和400纳米之间，长径比介于10:1和20:1之间；所述竹炭为纤维状竹炭，粒径介于100纳米和300纳米之间，长径比介于10:1和20:1之间。
3.制备权利要求1所述的污水处理用高韧性水凝胶材料，其特征在于，包括以下步骤：.
（1）将重量份为20-30的坡缕石和重量份为3.0-5.0的竹炭置于水中，并进行超声分散，形成悬浮液；
（2）将重量份为30-40的丙烯酸，重量份为10-20的乙酸乙烯酯，重量份为5.0-6.0的聚乙烯醇，重量份为0.4-0.6的重铬酸钾和重量份为0.05-0.07的N,N`-亚甲基丙烯酰胺加入步骤（1）的悬浮液中，在加热温度为85℃下进行超声搅拌混合，搅拌转速300-500rpm，搅拌时间90-120分钟，得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液；
（3）将步骤（2）得到混合均匀含有坡缕石和竹炭的复合溶液进行过滤，过滤后产物用乙醇洗涤，得到污水处理用高韧性水凝胶材料。
CN201510994772.6A 2015-12-28 2015-12-28 一种污水处理用高韧性水凝胶材料及其制备方法 Pending CN105542057A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510994772.6A CN105542057A (zh) 2015-12-28 2015-12-28 一种污水处理用高韧性水凝胶材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510994772.6A CN105542057A (zh) 2015-12-28 2015-12-28 一种污水处理用高韧性水凝胶材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105542057A true CN105542057A (zh) 2016-05-04

Family

ID=55821645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510994772.6A Pending CN105542057A (zh) 2015-12-28 2015-12-28 一种污水处理用高韧性水凝胶材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105542057A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106732451A (zh) * 2016-12-05 2017-05-31 浙江海洋大学 一种新型糖化液脱色试剂
CN108927119A (zh) * 2018-07-20 2018-12-04 合肥隆扬环保科技有限公司 一种去除邻苯二甲酸酯的过滤介质制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103524674A (zh) * 2013-10-17 2014-01-22 滁州友林科技发展有限公司 一种吸附重金属离子的复合水凝胶的制备方法及其产品
CN103554328A (zh) * 2013-10-17 2014-02-05 滁州友林科技发展有限公司 一种吸附重金属离子的pH敏感水凝胶的制备方法及其产品
CN104031275A (zh) * 2014-06-03 2014-09-10 哈尔滨工程大学 一种粘土改性聚乙烯醇防污水凝胶的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103524674A (zh) * 2013-10-17 2014-01-22 滁州友林科技发展有限公司 一种吸附重金属离子的复合水凝胶的制备方法及其产品
CN103554328A (zh) * 2013-10-17 2014-02-05 滁州友林科技发展有限公司 一种吸附重金属离子的pH敏感水凝胶的制备方法及其产品
CN104031275A (zh) * 2014-06-03 2014-09-10 哈尔滨工程大学 一种粘土改性聚乙烯醇防污水凝胶的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHENG-MING TANG，等: "Poly(vinyl alcohol) Nanocomposites Reinforced with Bamboo Charcoal Nanoparticles: Mineralization Behavior and Characterization", 《MATERIALS》 *
俞洁，等: "坡缕石/聚乙二醇/丙烯酸水凝胶的合成及性能测试", 《西北师范大学学报（自然科学版）》 *
王永生，等: "聚（丙烯酸-co-丙烯酰胺）/凹凸棒复合材料对亚甲蓝的吸附性能", 《精细化工》 *
石淑先: "《生物材料制备与加工》", 31 August 2009, 化学工业出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106732451A (zh) * 2016-12-05 2017-05-31 浙江海洋大学 一种新型糖化液脱色试剂
CN108927119A (zh) * 2018-07-20 2018-12-04 合肥隆扬环保科技有限公司 一种去除邻苯二甲酸酯的过滤介质制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105504760B (zh) 一种用于处理含重金属污水的水凝胶材料及其制备方法
CN106698888B (zh) 一种用于污泥深度脱水的化学调理剂投加量优化方法
CN107537451B (zh) 一种多孔沸石空气净化材料及其制备方法
CN102294231B (zh) 一种分子印迹纤维材料及其制备方法
CN103159891B (zh) 一种磁性胺基修饰超高交联树脂及其制备方法
CN104324702B (zh) 海藻酸钠-木质素复合凝胶珠的制备方法
CN105461846A (zh) 一种去除重金属离子的磁性丙烯酸系多胺树脂及其制备方法
CN103570948A (zh) 一种表面接枝β-环糊精的多孔材料的制备方法及应用
CN108636357A (zh) 一种废水处理用交联型氧化石墨烯气凝胶及其制备方法
CN105566689B (zh) 一种用于污水处理的淀粉基水凝胶发泡材料及其制备方法
CN102489268B (zh) 一种胺修饰的纤维状应急吸附材料及其制备方法
CN105399896A (zh) 一种吸附重金属离子和酚类化合物的凝胶材料的制备方法及其产品
CN105268417B (zh) 一种具有吸附分离重金属离子功能的复合膜的制备方法
CN105618006A (zh) 一种污水处理专用秸秆水凝胶复合材料的制备方法
CN106750380A (zh) 一种改性聚合物环保复合水凝胶及其在处理重金属污水中的应用
CN105542057A (zh) 一种污水处理用高韧性水凝胶材料及其制备方法
CN104001479A (zh) 一种无机矿物水处理剂及其制备方法
CN109320650B (zh) 一种大孔型弱碱性丙烯酸系阴离子交换树脂的制备方法
CN106861648A (zh) 一种硫化螯合改性秸秆纤维吸附剂的制备方法及产品
CN106362712A (zh) 稻壳基离子交换型吸附材料、其制备方法及用途
CN102941070B (zh) 一种聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯多胺纤维及其制备方法
CN108752613A (zh) 一种高稳定性氧化石墨烯复合膜的制备方法
KR20120003708A (ko) 키토산-바이오매스 복합체 및 이의 제조방법
CN104907057B (zh) 一种纺丝固定化羟基铁材料及其在水处理中的应用
CN105542095B (zh) 一种处理重金属污水的水凝胶发泡材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160504

RJ01 Rejection of invention patent application after publication