CN106693930A - 一种用于治理水体大颗粒污染的环保材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于治理水体大颗粒污染的环保材料及其制造方法，该环保材料包括固定框架及固定在固定框架内的大颗粒活性吸附材料；所述大颗粒活性吸附材料包括人造海绵，固定在人造海绵内的全多孔树脂颗粒、固定在全多孔树脂颗粒骨架孔隙内的活性炭、粘土及煤粉；其中全多孔树脂具体为以甲基丙烯酸糖为本体，以双α‑甲基丙烯酸二乙醇酯为交联剂，二甲苯作为致孔剂，质量分数为10%‑12%的明胶溶液为固形剂，再经交联聚合、改性处理、部分磺化、部分氯甲基化后获得的全多孔树脂。本发明用于水体治理最早期、可循环利用清除水体内大颗粒、使用寿命长、耐磨损耐腐蚀的用于治理水体大颗粒污染的环保材料及其制造方法。

Description

一种用于治理水体大颗粒污染的环保材料及其制造方法

技术领域

本发明及环境治理材料领域，尤其涉及一种用于治理水体大颗粒污染的环保材料及其制造方法。

背景技术

工业废弃物、生活废弃物和其他废弃物进入江河湖海等水体，超过水体自净能力所造成的污染。这会导致水体的物理、化学、生物等方面特征的改变，从而影响到水的利用价值，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象。

现有技术中的水体治理一般采用以下形式进行：全面规划，合理布局，进行区域性综合治理。第一在制定区域规划、城市建设规划、工业区规划时都要考虑水体污染问题，对可能出现的水体污染，要采取预防措施。第二对水体污染源进行全面规划和综合治理。第三杜绝工业废水和城市污水任意排放，规定标准。第四同行业废水应集中处理，以减少污染源的数目，便于管理。最后有计划治理已被污染的水体。

所谓计划一般是根据污染物的性质类别，分门别类一项一项治理，治理费时且耗材无法循环利用，导致最终治理起来费时费力，成本过高而效率较低，没有将大部分污染物通过物理方式批量循环清除。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种用于水体治理最早期、可循环利用清除水体内大颗粒、使用寿命长、耐磨损耐腐蚀的用于治理水体大颗粒污染的环保材料及其制造方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种用于治理水体大颗粒污染的环保材料，包括固定框架及固定在固定框架内的大颗粒活性吸附材料；所述大颗粒活性吸附材料包括人造海绵，固定在人造海绵内的全多孔树脂颗粒、固定在全多孔树脂颗粒骨架孔隙内的活性炭、粘土及煤粉；其中全多孔树脂具体为以甲基丙烯酸糖为本体，以双α-甲基丙烯酸二乙醇酯为交联剂，二甲苯作为致孔剂，质量分数为10%-12%的明胶溶液为固形剂，再经交联聚合、改性处理、部分磺化、部分氯甲基化后获得的全多孔树脂。

一种用于治理水体大颗粒污染的环保材料的制造方法，包括以下步骤：

1）生前产准备

①原材料的准备：准备固定框架、人造海绵、甲基丙烯酸糖、双α-甲基丙烯酸二乙醇酯、二甲苯、活性炭、粘土及煤粉；

②工艺性辅材的准备：准备质量分数为10%-12%的明胶溶液、无水乙醇、树脂改性催化剂、有机溶剂（如丙酮、乙醇等）；

③工艺装备的准备：准备不锈钢调距夹板模；

2）集成有活性炭、粘土及煤粉的全多孔树脂颗粒制备

①将活性炭、粘土及煤粉均采用湿法球磨磨至粒度200目-250目；

②将步骤①获得的球磨后的活性炭、粘土及煤粉全部加入含甲基丙烯酸糖共聚物质量分数20%-33%的有机溶剂中，混合均匀并不断搅拌，形成混浊液；

③加入双α-甲基丙烯酸二乙醇酯交联剂、二甲苯致孔剂、明胶溶液；再缓慢滴加质量为甲基丙烯酸糖共聚物质量2%-8%的树脂改性催化剂并混合均匀，至得到固化的、含活性炭、粘土及煤粉的全多孔树脂颗粒；

④将步骤③获得的甲基丙烯酸糖树脂先于70～100℃下放置10～20分钟，再于140～180℃固化1～2小时得到改性全多孔树脂颗粒；

⑤选取15%-20%质量分数的改性全多孔树脂颗粒进行磺化处理，选取8%-10%质量分数的改性全多孔树脂颗粒进行氯甲基化处理；然后再将所有改性全多孔树脂颗粒混合均匀，获得待用全多孔树脂颗粒；

⑥采用无水乙醇将步骤⑤获得的待用全多孔树脂颗粒反复清洗至外表面白色，即获得所需集成有活性炭、粘土及煤粉的全多孔树脂颗粒；

3）环保材料成型

①采用人造海绵包裹2）中步骤⑥获得的全多孔树脂颗粒，采用不同包络方向包裹三层，每层8mm-15mm厚，获得不封线的海绵包裹结构；

②将海绵包裹结构填装入固定框架，将固定框架锁紧，即获得所需用于治理水体大颗粒污染的环保材料。

与现有技术相比，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：采用人造海绵作为外包材料，一是成本低、轻便、易使用，二是吸水效率高、三是防撞耐磨，可大大加快内部物质的吸附效率及提高使用寿命，并作为优先牺牲物质可使本发明多次应用于各种环境；活性炭、粘土及煤粉是一个较大固体颗粒优良的吸附材料组合，其中活性炭及煤粉善于吸附大颗粒废渣，粘土善于吸附大分子固体沉絮物，常规技术中，用于水体治理通常不会使用这些物美价廉的材料，纠其原因，主要是无法固锁、易流失，本发明采用全多孔树脂在成型时直接将这些不溶于水的物质混配进行，全多孔树脂的骨架成型时自然会包覆一定的这些物质，由于骨架孔径小（约10nm），成功地保证了内部的活性炭、粘土及煤粉不会流失（易于流失的靠近骨架表面的在采用乙醇清洗时已经清洗干净）；全多孔树脂颗粒善于吸收相对较小的固体颗粒及重金属有机基团（按总体分类而言仍属于大颗粒），经高温改性处理后则更加适于水体环境（额外具备高强度不易变形、耐有机质冲蚀、活性基团更稳定固化等特性），又选用了15%-20%的全多孔树脂颗粒进行磺化处理，使部分全多孔树脂强度更高且与酸性物质或碱金属离子亲和，选用了8%-10%的全多孔树脂颗粒进行氯甲基化，使部分全多孔树脂韧性更好且与碱性物质或含卤有机物亲和，更扩大了本发明吸附的内容，提升了使用范围，为后期的单项精细治理打好了基础（由于很多可聚合的污染物会聚集到大分子的有机物团或大固体颗粒中，这些污染物相对而言体积较大，因些当采用针对性的耗材处理方式，如化学中和，微生物吞噬等就会消耗大量的耗材，却无法消解心部的有害物，造成成本大幅提高，效果还不好；本发明可循环多次利用，放进水体则吸附及解开海绵并采用乙醇清洗后即解吸，效率很高且除了乙醇过脏替换外几乎无损耗，采用本发明提前循环处理后，肉眼可见的大颗粒大幅将减少，大大减轻了后期工作的成本及时间）。

具体实施方式

实施例1

一种用于治理水体大颗粒污染的环保材料，包括固定框架及固定在固定框架内的大颗粒活性吸附材料；所述大颗粒活性吸附材料包括人造海绵，固定在人造海绵内的全多孔树脂颗粒、固定在全多孔树脂颗粒骨架孔隙内的活性炭、粘土及煤粉；其中全多孔树脂具体为以甲基丙烯酸糖为本体，以双α-甲基丙烯酸二乙醇酯为交联剂，二甲苯作为致孔剂，质量分数为10%的明胶溶液为固形剂，再经交联聚合、改性处理、部分磺化、部分氯甲基化后获得的全多孔树脂。

制造上述环保材料的方法，包括以下步骤：

1）生前产准备

①原材料的准备：准备固定框架、人造海绵、甲基丙烯酸糖、双α-甲基丙烯酸二乙醇酯、二甲苯、活性炭、粘土及煤粉；

②工艺性辅材的准备：准备质量分数为10%的明胶溶液、无水乙醇、树脂改性催化剂、丙酮；

③工艺装备的准备：准备不锈钢调距夹板模；

2）集成有活性炭、粘土及煤粉的全多孔树脂颗粒制备

①将活性炭、粘土及煤粉均采用湿法球磨磨至粒度250目；

②将步骤①获得的球磨后的活性炭、粘土及煤粉全部加入含甲基丙烯酸糖共聚物质量分数33%的丙酮中，混合均匀并不断搅拌，形成混浊液；

③加入双α-甲基丙烯酸二乙醇酯交联剂、二甲苯致孔剂、明胶溶液；再缓慢滴加质量为甲基丙烯酸糖共聚物质量2%的树脂改性催化剂并混合均匀，至得到固化的、含活性炭、粘土及煤粉的全多孔树脂颗粒；

④将步骤③获得的甲基丙烯酸糖树脂先于70℃下放置10min，再于140℃固化1小时得到改性全多孔树脂颗粒；

⑤选取15%质量分数的改性全多孔树脂颗粒采用浓硫酸进行磺化处理，选取8%质量分数的改性全多孔树脂颗粒采用双氯甲醚进行氯甲基化处理；然后再将所有改性全多孔树脂颗粒混合均匀，获得待用全多孔树脂颗粒；

⑥采用无水乙醇将步骤⑤获得的待用全多孔树脂颗粒反复清洗至外表面白色，即获得所需集成有活性炭、粘土及煤粉的全多孔树脂颗粒；

3）环保材料成型

①采用人造海绵包裹2）中步骤⑥获得的全多孔树脂颗粒，采用不同包络方向包裹三层，每层8mm厚，获得不封线的海绵包裹结构；

②将海绵包裹结构填装入固定框架，将固定框架锁紧，即获得所需用于治理水体大颗粒污染的环保材料。

实施例2

整体同实施例1，差异之处在于：

明胶溶液中明胶质量分数为12%的为固形剂。

制造方法中：

2）集成有活性炭、粘土及煤粉的全多孔树脂颗粒制备

①将活性炭、粘土及煤粉均采用湿法球磨磨至粒度250目；

②将步骤①获得的球磨后的活性炭、粘土及煤粉全部加入含甲基丙烯酸糖共聚物质量分数20%的丙酮中，混合均匀并不断搅拌，形成混浊液；

③加入双α-甲基丙烯酸二乙醇酯交联剂、二甲苯致孔剂、明胶溶液；再缓慢滴加质量为甲基丙烯酸糖共聚物质量8%的树脂改性催化剂并混合均匀，至得到固化的、含活性炭、粘土及煤粉的全多孔树脂颗粒；

④将步骤③获得的甲基丙烯酸糖树脂先于100℃下放置20min，再于180℃固化2小时得到改性全多孔树脂颗粒；

⑤选取20%质量分数的改性全多孔树脂颗粒采用浓硫酸进行磺化处理，选取10%质量分数的改性全多孔树脂颗粒采用双氯甲醚进行氯甲基化处理；然后再将所有改性全多孔树脂颗粒混合均匀，获得待用全多孔树脂颗粒；

3）环保材料成型

①采用人造海绵包裹2）中步骤⑥获得的全多孔树脂颗粒，采用不同包络方向包裹三层，每层15mm厚，获得不封线的海绵包裹结构；

本发明的比表面积约400m²/g，树脂孔径约为10nm，孔隙率40%-45%，具有物理吸附能力、亲有机物基团的有机物吸附能力、亲酸基团的酸性特质吸附能力、亲碱基团的碱性特质吸附能力，并能通过回收洗涤反复利用，核心的材料能耐受到-40℃-100℃的工作温度，不受酸碱盐等腐蚀。

对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种用于治理水体大颗粒污染的环保材料，其特征在于：该环保材料包括固定框架及固定在固定框架内的大颗粒活性吸附材料；所述大颗粒活性吸附材料包括人造海绵，固定在人造海绵内的全多孔树脂颗粒、固定在全多孔树脂颗粒骨架孔隙内的活性炭、粘土及煤粉；其中全多孔树脂具体为以甲基丙烯酸糖为本体，以双α-甲基丙烯酸二乙醇酯为交联剂，二甲苯作为致孔剂，质量分数为10%-12%的明胶溶液为固形剂，再经交联聚合、改性处理、部分磺化、部分氯甲基化后获得。

2.一种用于治理水体大颗粒污染的环保材料的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

1）生前产准备

①原材料的准备：准备固定框架、人造海绵、甲基丙烯酸糖、双α-甲基丙烯酸二乙醇酯、二甲苯、活性炭、粘土及煤粉；

②工艺性辅材的准备：准备质量分数为10%-12%的明胶溶液、无水乙醇、树脂改性催化剂、有机溶剂；

③工艺装备的准备：准备不锈钢调距夹板模；

2）集成有活性炭、粘土及煤粉的全多孔树脂颗粒制备

①将活性炭、粘土及煤粉均采用湿法球磨磨至粒度200目-250目；

②将步骤①获得的球磨后的活性炭、粘土及煤粉全部加入含甲基丙烯酸糖共聚物质量分数20%-33%的有机溶剂中，混合均匀并不断搅拌，形成混浊液；

③加入双α-甲基丙烯酸二乙醇酯交联剂、二甲苯致孔剂、明胶溶液；再缓慢滴加质量为甲基丙烯酸糖共聚物2%-8%的树脂改性催化剂并混合均匀，至得到固化的、含活性炭、粘土及煤粉的全多孔树脂颗粒；

④将步骤③获得的甲基丙烯酸糖树脂先于70～100℃下放置10～20分钟，再于140～180℃固化1～2小时得到改性全多孔树脂颗粒；

⑤选取15%-20%质量分数的改性全多孔树脂颗粒进行磺化处理，选取8%-10%质量分数的改性全多孔树脂颗粒进行氯甲基化处理；然后再将所有改性全多孔树脂颗粒混合均匀，获得待用全多孔树脂颗粒；

⑥采用无水乙醇将步骤⑤获得的待用全多孔树脂颗粒反复清洗至外表面呈白色，即获得所需集成有活性炭、粘土及煤粉的全多孔树脂颗粒；

3）环保材料成型

①采用人造海绵包裹2）中步骤⑥获得的全多孔树脂颗粒，采用不同包络方向包裹三层，每层8mm-15mm厚，获得不封线的海绵包裹结构；

②将海绵包裹结构填装入固定框架，将固定框架锁紧，即获得所需用于治理水体大颗粒污染的环保材料。