CN106215868A - 一种水处理用复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种水处理用复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水处理用复合材料及其制备方法和应用，该复合材料，由以下按照重量份的原料组成：双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯15‑23份、酒石酸1‑5份、丁基羟基茴香醚3‑8份、有机膨润土33‑41份。将配制的丁基羟基茴香醚溶液与有机膨润土混合加热搅拌处理，制得混合物A；将配制的酒石酸溶液与双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯混合加热搅拌处理，制得混合物B；将混合物A与混合物B混合搅拌至干、高温煅烧即得。本发明制得的复合材料能够有效的吸附重金属(汞、铬)，提高了水质净化效果且无二次污染，具有高吸附能力、吸附时间短、添加量少、热稳定性、可塑性、抗压强度高等优点，易回收，回收后经煅烧后可重复利用。

Description

一种水处理用复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水处理材料技术领域，具体是一种水处理用复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
饮用水是指可以不经处理、直接供给人体饮用的水。水是体液的主要组成部分，是构成细胞、组织液、血浆等的重要物质。水作为体内一切化学反应的媒介，是各种营养素和物质运输的平台。随着工业发展，城市生活饮用水水源受污染程度日益加剧，同时随着生活水平的提高，人们对饮用水质的要求以及饮用水质标准越来越严格。重金属污染也越来越严重，如汞离子能与疏基结合而干扰细胞的代谢及功能，六价铬为吞入性毒物/吸入性极毒物，皮肤接触可能导致敏感；更可能造成遗传性基因缺陷，吸入可能致癌，对环境有持久危险性。目前市场上用于水处理的活性炭材料，其作用原理主要是通过物理吸附作用的方式将污染物与水进行分离。但采用活性炭为水处理剂存在一些问题，如活性炭的吸附量还需进一步提高，且其吸附为物理吸附，容易在吸附过程中脱附，造成二次污染。现需要开发一个新的材料用于水处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无二次污染、高吸附能力、吸附时间短、添加量少、热稳定性、可塑性、抗压强度高、可重复利用的水处理用复合材料及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种水处理用复合材料，由以下按照重量份的原料组成：双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯15-23份、酒石酸1-5份、丁基羟基茴香醚3-8份、有机膨润土33-41份。
作为本发明进一步的方案：所述水处理用复合材料，由以下按照重量份的原料组成：双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯17-21份、酒石酸2-4份、丁基羟基茴香醚4-7份、有机膨润土35-39份。
作为本发明进一步的方案：所述水处理用复合材料，由以下按照重量份的原料组成：双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯19份、酒石酸3份、丁基羟基茴香醚5份、有机膨润土37份。
本发明另一目的是提供一种水处理用复合材料的制备方法，由以下步骤组成：
1)将丁基羟基茴香醚与其质量5倍的25％乙醇混合，制得丁基羟基茴香醚溶液；将酒石酸与其质量3倍的去离子水混合，制得酒石酸溶液；
2)将丁基羟基茴香醚溶液与有机膨润土混合，再70℃的温度下加热搅拌处理40-45min，制得混合物A；
3)将酒石酸溶液与双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯混合，再65℃的温度下加热搅拌处理1-1.1h，制得混合物B；
4)将混合物A与混合物B混合，在氮气氛围下、130℃的温度下搅拌处理至干，然后在350℃的温度下煅烧3.5h即得复合材料。
本发明另一目的是提供所述复合材料在水处理中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中利用丁基羟基茴香醚对有机膨润土进行处理，利用酒石酸对双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯进行处理，然后将俩混合物混合处理、高温煅烧制得的复合材料能够有效的吸附重金属(汞、铬)，提高了水质净化效果且无二次污染，具有高吸附能力、吸附时间短、添加量少、热稳定性、可塑性、抗压强度高等优点，易回收，回收后经煅烧后可重复利用。本发明制备过程简单、易操作，制得的复合材料性能稳定，制备成本低，适于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种水处理用复合材料，由以下按照重量份的原料组成：双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯15份、酒石酸1份、丁基羟基茴香醚3份、有机膨润土33份。
将丁基羟基茴香醚与其质量5倍的25％乙醇混合，制得丁基羟基茴香醚溶液；将酒石酸与其质量3倍的去离子水混合，制得酒石酸溶液。将丁基羟基茴香醚溶液与有机膨润土混合，再70℃的温度下加热搅拌处理40min，制得混合物A。将酒石酸溶液与双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯混合，再65℃的温度下加热搅拌处理1h，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在氮气氛围下、130℃的温度下搅拌处理至干，然后在350℃的温度下煅烧3.5h即得复合材料。
实施例2
本发明实施例中，一种水处理用复合材料，由以下按照重量份的原料组成：双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯23份、酒石酸5份、丁基羟基茴香醚8份、有机膨润土41份。
将丁基羟基茴香醚与其质量5倍的25％乙醇混合，制得丁基羟基茴香醚溶液；将酒石酸与其质量3倍的去离子水混合，制得酒石酸溶液。将丁基羟基茴香醚溶液与有机膨润土混合，再70℃的温度下加热搅拌处理45min，制得混合物A。将酒石酸溶液与双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯混合，再65℃的温度下加热搅拌处理1.1h，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在氮气氛围下、130℃的温度下搅拌处理至干，然后在350℃的温度下煅烧3.5h即得复合材料。
实施例3
本发明实施例中，一种水处理用复合材料，由以下按照重量份的原料组成：双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯17份、酒石酸2份、丁基羟基茴香醚4份、有机膨润土35份。
将丁基羟基茴香醚与其质量5倍的25％乙醇混合，制得丁基羟基茴香醚溶液；将酒石酸与其质量3倍的去离子水混合，制得酒石酸溶液。将丁基羟基茴香醚溶液与有机膨润土混合，再70℃的温度下加热搅拌处理42min，制得混合物A。将酒石酸溶液与双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯混合，再65℃的温度下加热搅拌处理1.15h，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在氮气氛围下、130℃的温度下搅拌处理至干，然后在350℃的温度下煅烧3.5h即得复合材料。
实施例4
本发明实施例中，一种水处理用复合材料，由以下按照重量份的原料组成：双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯21份、酒石酸4份、丁基羟基茴香醚7份、有机膨润土39份。
将丁基羟基茴香醚与其质量5倍的25％乙醇混合，制得丁基羟基茴香醚溶液；将酒石酸与其质量3倍的去离子水混合，制得酒石酸溶液。将丁基羟基茴香醚溶液与有机膨润土混合，再70℃的温度下加热搅拌处理42min，制得混合物A。将酒石酸溶液与双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯混合，再65℃的温度下加热搅拌处理1.15h，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在氮气氛围下、130℃的温度下搅拌处理至干，然后在350℃的温度下煅烧3.5h即得复合材料。
实施例5
本发明实施例中，一种水处理用复合材料，由以下按照重量份的原料组成：双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯19份、酒石酸3份、丁基羟基茴香醚5份、有机膨润土37份。
将丁基羟基茴香醚与其质量5倍的25％乙醇混合，制得丁基羟基茴香醚溶液；将酒石酸与其质量3倍的去离子水混合，制得酒石酸溶液。将丁基羟基茴香醚溶液与有机膨润土混合，再70℃的温度下加热搅拌处理42min，制得混合物A。将酒石酸溶液与双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯混合，再65℃的温度下加热搅拌处理1.15h，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在氮气氛围下、130℃的温度下搅拌处理至干，然后在350℃的温度下煅烧3.5h即得复合材料。
实施例6
将4mg的实施例1-5制备的复合材料各自与10mL浓度为8ppm的汞离子、8ppm的铬离子的水溶液混合，搅拌反应4h。处理后的水溶液中汞离子、铬离子浓度通过电感耦合等离子体质谱(Thermo ICP-MS XII)检测，汞离子浓度均小于1.0ppb，铬离子浓度均小于2.3ppb。
实施例1-5处理污水的结果如表1所示。
表1
名称 处理的污染物的种类与用量 处理后污染物的含量(ppb)
实施例1-5 10ml汞元素浓度为8ppm的水溶液 汞元素＜1.0ppb
实施例1-5 10ml铬元素浓度为8ppm的水溶液 铬元素＜2.3ppb
从表1可以看出，复合材料可以高效地除去水中的重金属离子。
实施例7
将4mg的实施例1-5制备的复合材料各自与10mL浓度为8ppm的汞离子、8ppm的铬离子的水溶液混合，调节上述溶液的pH值至7，搅拌反应4h。处理后的水溶液中汞离子、铬离子浓度通过电感耦合等离子体质谱(THERMO ICP-MS XII)检测，汞离子浓度均小于1.0ppb，铬离子浓度均小于2.3ppb。
实施例8
采用实施例7相同的步骤，不同的是，调节复合材料与汞离子、铬离子水溶液混合液的pH值至5。
实施例9
采用实施例7相同的步骤，不同的是，调节复合材料与汞离子、铬离子水溶液混合液的pH值至3。
实施例7-9处理污水的结果如表2所示。
表2
名称 pH值 处理后污染物的含量(ppb)
实施例7 7 汞元素＜1.0ppb，铬元素＜2.3ppb
实施例8 5 汞元素＜1.0ppb，铬元素＜2.3ppb
实施例9 3 汞元素＜1.0ppb，铬元素＜2.3ppb
从表2的结果可以看出，采用本发明制备得到的复合材料，在不同的pH值条件下均具有良好的水处理效果。
对比例1
将20mg的有机膨润土，其余步骤同实施例6，处理结果为：汞元素445ppb，铬元素520ppb。
对比例2
将20mg的对比例2，其中对比例2无有机膨润土，其余配方及制备过程与实施例5一致，处理步骤同实施例6，处理结果为：汞元素1145ppb，铬元素1615ppb。
对比例3
将20mg的对比例3，对比例3无丁基羟基茴香醚，其余配方及制备过程与实施例5一致，处理步骤同实施例6，处理结果为：汞元素280ppb，铬元素345ppb。
对比例4
将20mg的对比例4，对比例4无有机膨润土、丁基羟基茴香醚，其余配方及制备过程与实施例5一致，处理步骤同实施例6，处理结果为：汞元素1725ppb，铬元素1930ppb。
实施例6与对比例1-4的处理汞离子、铬离子的结果如表3所示。
表3
名称 水处理剂用量 处理后污染物的含量(ppb)
实施例6 4 汞元素＜1.0ppb，铬元素＜2.3ppb
对比例1 20 汞元素445ppb，铬元素520ppb
对比例2 20 汞元素1145ppb，铬元素1615ppb
对比例3 20 汞元素280ppb，铬元素345ppb
对比例4 20 汞元素1725ppb，铬元素1930ppb
从表3的结果可以看出，实施例6中采用本发明的复合材料处理汞离子、铬离子的效果明显优于对比例1中采用有机膨润土处理汞离子、铬离子的效果。对比例2-4的结果表明，在有机膨润土与丁基羟基茴香醚的相互作用下，并配合其它原料使得本发明具有优异的处理汞离子、铬离子的能力。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种水处理用复合材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯15-23份、酒石酸1-5份、丁基羟基茴香醚3-8份、有机膨润土33-41份。
2.根据权利要求1所述的水处理用复合材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯17-21份、酒石酸2-4份、丁基羟基茴香醚4-7份、有机膨润土35-39份。
3.根据权利要求1所述的水处理用复合材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯19份、酒石酸3份、丁基羟基茴香醚5份、有机膨润土37份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的水处理用复合材料的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
1)将丁基羟基茴香醚与其质量5倍的25％乙醇混合，制得丁基羟基茴香醚溶液；将酒石酸与其质量3倍的去离子水混合，制得酒石酸溶液；
2)将丁基羟基茴香醚溶液与有机膨润土混合，再70℃的温度下加热搅拌处理40-45min，制得混合物A；
3)将酒石酸溶液与双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯混合，再65℃的温度下加热搅拌处理1-1.1h，制得混合物B；
4)将混合物A与混合物B混合，在氮气氛围下、130℃的温度下搅拌处理至干，然后在350℃的温度下煅烧3.5h即得复合材料。
5.如权利要求1-3任一所述的复合材料在水处理中的应用。
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