CN109046295A - 一种多孔悬浮水处理材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，包括下述工艺步骤：在硅酸钠和磷酸钠溶液中加入粉煤灰陶粒，经超声波清洗、干燥和煅烧，得到修饰粉煤灰陶粒；以无水乙醇、钛酸四丁酯、硼酸三丁酯、乙酰丙酮、聚乙二醇300、乳化剂NP‑7、去离子水和硝酸镧配制溶液，加入修饰粉煤灰陶粒，搅拌至形成凝胶状物；将凝胶状物干燥、煅烧，制得多孔悬浮水处理材料。用该方法制备出的多孔悬浮水处理材料具有低密度、高强度、高气孔率的特点，且其表面的光催化剂膜可以分解有机物，达到净化污水及清洁陶粒表面的作用。
Description
技术领域
本发明属于水处理材料领域，具体涉及一种多孔悬浮水处理材料的制备方法。
背景技术
水处理材料是一类用于净化水中污染物的材料，常见的水处理材料包括吸附材料、过滤材料和絮凝材料等。吸附材料是水处理中最常采用的一类材料，几乎所有的有机和无机污染物都可以通过吸附的方式从水中去除。然而，吸附只是将污染物从水中转移到吸附材料上的过程，并不能引起污染物的分解，也就不能从化学意义上理解为污染物的完全净化。这其中一个最为关键的问题就是所有的吸附材料都有饱和吸附容量，一旦吸附的污染物达到这个容量，就不能引起更多的吸附行为。光催化净化技术是一种先进氧化技术，它可以在光照下将有机物分解为小分子，直至完全氧化为二氧化碳和水，也就达到了完全矿化的结果。如能将光催化技术与传统的吸附材料相结合，在吸附的同时也能使有机污染物分解，就能极大地延长吸附材料的使用寿命，必然具有极为广阔的应用前景。同时，为了提高材料对水中污染物的处理能力，也要求材料与水能充分混合，因而悬浮型材料具有非常有效的实际意义。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，该多孔悬浮水处理材料可与污水充分混合，适用于去除污水中的有机污染物。
本发明采用的技术方案是：一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，包括下述工艺步骤。
步骤1：修饰粉煤灰陶粒的制备。
(1) 在300mL去离子水中加入10~15g硅酸钠和6~8g磷酸钠，搅拌均匀形成溶液A。
(2) 在溶液A中加入50g粉煤灰陶粒，在120W超声波清洗机中处理30min，超声波频率40KHz，然后过滤，得到固体物A。
(3) 将固体物A在150℃干燥10h，再在620℃煅烧3h，冷却至室温，得到修饰粉煤灰陶粒。
步骤2：凝胶成膜。
(1) 在150mL无水乙醇中加入13~17mL钛酸四丁酯、2.1~2.5mL硼酸三丁酯、1.5~2.3mL乙酰丙酮、2~5mL聚乙二醇300、3~7g乳化剂NP-7，在室温下搅拌形成溶液B。
(2) 在60mL去离子水中加入3.3~3.6g硝酸镨，搅拌形成溶液C。
(3) 在溶液B中加入修饰粉煤灰陶粒，加热至50℃，保温30min，然后冷却至室温，再加入溶液C，搅拌至形成凝胶状物。
步骤3：多孔悬浮水处理材料的制备。
将凝胶状物在110℃干燥15h，再在480~560℃煅烧3h，冷却至室温，即制得多孔悬浮水处理材料。
上述一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，其中：所述粉煤灰陶粒为褐色圆球，粒径6~12mm，体积密度0.93g/cm3，筒压强度3.1MPa，气孔率54%。
本发明制备的多孔悬浮水处理材料的主要技术特征如下：粒径6~12mm，体积密度0.95~0.97g/cm3，筒压强度3.0~3.1MPa，比表面积180~200m2/g，气孔率51%~52%。
本发明的一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，与现有技术相比，优点在于：将粉煤灰陶粒修饰后，易于在表面涂覆光催化剂膜，具有在可见和紫外光照射下分解有机物的活性。光催化剂膜与粉煤灰陶粒结合致密，不堵塞原有的孔隙，保留粉煤灰陶粒吸附水中污染物的容量。同时，在光照条件下，陶粒表面的光催化剂膜可以分解吸附的有机物，达到净化污水及清洁陶粒表面的作用。多孔悬浮水处理材料可以与水充分混和，能够快速净化被污染的污水，具有寿命长、活性高的特点。
具体实施方式
下述实施例中使用的化学原料都为纯料。
实施例1。
一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，包括下述工艺步骤。
步骤1：修饰粉煤灰陶粒的制备。
(1) 在300mL去离子水中加入10g硅酸钠和6g磷酸钠，搅拌均匀形成溶液A。
(2) 在溶液A中加入50g粉煤灰陶粒，在120W超声波清洗机中处理30min，超声波频率40KHz，然后过滤，得到固体物A。
(3) 将固体物A在150℃干燥10h，再在620℃煅烧3h，冷却至室温，得到修饰粉煤灰陶粒。
步骤2：凝胶成膜。
(1) 在150mL无水乙醇中加入13mL钛酸四丁酯、2.1mL硼酸三丁酯、1.5mL乙酰丙酮、2mL聚乙二醇300、3g乳化剂NP-7，在室温下搅拌形成溶液B。
(2) 在60mL去离子水中加入3.3g硝酸镨，搅拌形成溶液C。
(3) 在溶液B中加入修饰粉煤灰陶粒，加热至50℃，保温30min，然后冷却至室温，再加入溶液C，搅拌至形成凝胶状物。
步骤3：多孔悬浮水处理材料的制备。
将凝胶状物在110℃干燥15h，再在480℃煅烧3h，冷却至室温，即制得多孔悬浮水处理材料。
所述粉煤灰陶粒为褐色圆球，粒径6mm，体积密度0.93g/cm3，筒压强度3.1MPa，气孔率54%。
制备的多孔悬浮水处理材料粒径6mm，体积密度0.95g/cm3，筒压强度3.1MPa，比表面积180m2/g，气孔率52%。
实施例2。
一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，包括下述工艺步骤。
步骤1：修饰粉煤灰陶粒的制备。
(1) 在300mL去离子水中加入12g硅酸钠和7g磷酸钠，搅拌均匀形成溶液A。
(2) 在溶液A中加入50g粉煤灰陶粒，在120W超声波清洗机中处理30min，超声波频率40KHz，然后过滤，得到固体物A。
(3) 将固体物A在150℃干燥10h，再在620℃煅烧3h，冷却至室温，得到修饰粉煤灰陶粒。
步骤2：凝胶成膜。
(1) 在150mL无水乙醇中加入15mL钛酸四丁酯、2.3mL硼酸三丁酯、1.9mL乙酰丙酮、3mL聚乙二醇300、5g乳化剂NP-7，在室温下搅拌形成溶液B。
(2) 在60mL去离子水中加入3.4g硝酸镨，搅拌形成溶液C。
(3) 在溶液B中加入修饰粉煤灰陶粒，加热至50℃，保温30min，然后冷却至室温，再加入溶液C，搅拌至形成凝胶状物。
步骤3：多孔悬浮水处理材料的制备。
将凝胶状物在110℃干燥15h，再在520℃煅烧3h，冷却至室温，即制得多孔悬浮水处理材料。
所述粉煤灰陶粒为褐色圆球，粒径8mm，体积密度0.93g/cm3，筒压强度3.1MPa，气孔率54%。
制备的多孔悬浮水处理材料粒径8mm，体积密度0.96g/cm3，筒压强度3.1MPa，比表面积190m2/g，气孔率52%。
实施例3。
一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，包括下述工艺步骤。
步骤1：修饰粉煤灰陶粒的制备。
(1) 在300mL去离子水中加入15g硅酸钠和8g磷酸钠，搅拌均匀形成溶液A。
(2) 在溶液A中加入50g粉煤灰陶粒，在120W超声波清洗机中处理30min，超声波频率40KHz，然后过滤，得到固体物A。
(3) 将固体物A在150℃干燥10h，再在620℃煅烧3h，冷却至室温，得到修饰粉煤灰陶粒。
步骤2：凝胶成膜。
(1) 在150mL无水乙醇中加入17mL钛酸四丁酯、2.5mL硼酸三丁酯、2.3mL乙酰丙酮、5mL聚乙二醇300、7g乳化剂NP-7，在室温下搅拌形成溶液B。
(2) 在60mL去离子水中加入3.6g硝酸镨，搅拌形成溶液C。
(3) 在溶液B中加入修饰粉煤灰陶粒，加热至50℃，保温30min，然后冷却至室温，再加入溶液C，搅拌至形成凝胶状物。
步骤3：多孔悬浮水处理材料的制备。
将凝胶状物在110℃干燥15h，再在560℃煅烧3h，冷却至室温，即制得多孔悬浮水处理材料。
所述粉煤灰陶粒为褐色圆球，粒径12mm，体积密度0.93g/cm3，筒压强度3.1MPa，气孔率54%。
制备的多孔悬浮水处理材料粒径12mm，体积密度0.97g/cm3，筒压强度3.0MPa，比表面积200m2/g，气孔率51%。
对比实验。
对比例1 粉煤灰陶粒。
对比例2 修饰粉煤灰陶粒。
(1) 在300mL去离子水中加入10g硅酸钠和6g磷酸钠，搅拌均匀形成溶液A。
(2) 在溶液A中加入50g粉煤灰陶粒，在120W超声波清洗机中处理30min，超声波频率40KHz，然后过滤，得到固体物A。
(3) 将固体物A在150℃干燥10h，再在620℃煅烧3h，冷却至室温，得到修饰粉煤灰陶粒。
由表得知，通过对粉煤灰陶粒进行表面修饰，可以显著提高对有机污染物的吸附能力。光催化剂膜与粉煤灰陶粒结合致密，不堵塞原有的孔隙，保留粉煤灰陶粒吸附水中污染物的容量。同时，在光照条件下，陶粒表面的光催化剂膜可以分解吸附的有机物，达到净化污水及清洁陶粒表面的作用。
Claims (3)
1.一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括下述工艺步骤：
步骤1：修饰粉煤灰陶粒的制备
(1) 在300mL去离子水中加入10~15g硅酸钠和6~8g磷酸钠，搅拌均匀形成溶液A；
(2) 在溶液A中加入50g粉煤灰陶粒，在120W超声波清洗机中处理30min，超声波频率40KHz，然后过滤，得到固体物A；
(3) 将固体物A在150℃干燥10h，再在620℃煅烧3h，冷却至室温，得到修饰粉煤灰陶粒；
步骤2：凝胶成膜
(1) 在150mL乙醇中加入13~17mL钛酸四丁酯、2.1~2.5mL硼酸三丁酯、1.5~2.3mL乙酰丙酮、2~5mL聚乙二醇300、3~7g乳化剂NP-7，在室温下搅拌形成溶液B；
(2) 在60mL去离子水中加入3.3~3.6g硝酸镨，搅拌形成溶液C；
(3) 在溶液B中加入修饰粉煤灰陶粒，加热至50℃，保温30min，然后冷却至室温，再加入溶液C，搅拌至形成凝胶状物；
步骤3：多孔悬浮水处理材料的制备
将凝胶状物在110℃干燥15h，再在480~560℃煅烧3h，冷却，即制得多孔悬浮水处理材料。
2.根据权利要求1所述的一种多孔悬浮水处理材料，其特征在于，所述粉煤灰陶粒为褐色圆球，粒径6~12mm，体积密度0.93g/cm3，筒压强度3.1MPa，气孔率54%。
3.根据权利要求1所述的一种多孔悬浮水处理材料，其特征在于，所制备的多孔悬浮水处理材料的主要技术特征如下：粒径6~12mm，体积密度0.95~0.97g/cm3，筒压强度3.0~3.1MPa，比表面积180~200m2/g，气孔率51%~52%。
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