CN110420502A - 壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料的制备方法 - Google Patents

壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料的制备方法，属于废水处理领域。包括以下步骤：A、提供天然硬质颗粒滤料基材；B、对硬质颗粒滤料基材进行预处理；C、滤料制备：将预处理后的硬质颗粒滤料基材浸没于壳聚糖基超亲水水下超疏油浸涂液中，超声震荡，密封浸泡，烘干，得到壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料。本发明具有强度高、亲水性和水下疏油性强的特征，保证含油废水处理出水的水质。

Description

壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料的制备方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，特别是油水分离领域，具体涉及一种壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料的制备方法。
背景技术
石油、化工、冶金、机械加工和纺织等工业领域广泛产生含油废水。特别是石油开采行业的油田采出水中，每生产1t原油约产生采出水2～3t。含油废水造成了严重的环境污染，对人类的生存环境构成了严重的威胁。因此，含油废水的处理一直是人们研究的一项重要技术，传统的油水分离技术如重力分离，混凝，气浮等，具有操作复杂、运行费用高等缺点。硬质颗粒滤料过滤是常用的含油废水深度处理方法，作为操作单元与其它方法联用，例如隔油—过滤—生化、隔油—粗粒化—沉淀—砂滤、自然沉降—加压气浮—过滤等。在过滤单元，滤床中油、水和滤料表面三相共存，滤料的表面润湿性对除油效率有很大的影响。过滤机理主要为疏油作用和黏附。油珠颗粒在滤层中随水流向下流动，当油珠颗粒粒径大于滤层孔隙尺寸时，在滤料表面的疏油作用下，油珠被滤料拦截，达到被去除的目的；当油珠颗粒在迁移过程中靠近滤料表面时，若受到滤料表面的亲油作用，将会黏附于滤料而被去除。
发明内容
本发明的目的是提供一种壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料的制备方法，以解决现有滤料亲水性和水下疏油性不强的问题。
本发明的技术方案是：一种壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料的制备方法，包括以下步骤：
A、提供天然硬质颗粒滤料基材；
B、对硬质颗粒滤料基材进行预处理；
C、滤料制备：将预处理后的硬质颗粒滤料基材浸没于壳聚糖基超亲水水下超疏油浸涂液中，超声震荡，密封浸泡，烘干，得到壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料；其中壳聚糖基超亲水水下超疏油浸涂液制备步骤为：将壳聚糖溶于乙酸水溶液中，使用旋涡恒温磁力搅拌器在10-40℃温度下，以1000 -3000 r/min转速搅拌1-10h，然后加入纳米金属氧化物颗粒，使用超声波清洗器超声震荡20-60 min，最后加入戊二醛，在10-30℃下以400-1200r/min磁力搅拌2-12 h，得到超亲水水下超疏油涂液。
作为本发明的进一步改进，所述步骤C滤料制备的具体工艺条件为，在室温下超声震荡1-10 min，然后密封浸泡12-72 h，再在80-100℃烘干，最后浸入0.05-0.2 mol/L氢氧化钠水溶液中10-60 min，用去离子水清洗干净，在80-100℃以下烘干，得到壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料。
作为本发明的进一步改进，所述壳聚糖、乙酸、戊二醛和纳米金属氧化物的质量比为1:3-6:0.005-0.02:0.5-2。
作为本发明的进一步改进，所述天然硬质颗粒滤料为石英砂、磁铁矿或锰砂。
作为本发明的进一步改进，所述纳米金属氧化物为纳米二氧化硅或者纳米氧化锌。
作为本发明的进一步改进，所述天然硬质颗粒滤料的粒径为0.3～2.0mm。
本发明壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油石英砂滤料的反应机理如下：
首先，壳聚糖的—NH2基团与戊二醛的—CH=O官能团发生交联反应，如下所示：
再次，当壳聚糖与天然硬质颗粒滤料接触后，其—CH2OH基团与天然硬质颗粒滤料表面的硅羟基发生缩合反应，如下所示：
通过C-O-Si键将壳聚糖和戊二醛上的亲水基团接枝到滤料表面，从而增大滤料的亲水性。同时，纳米金属氧化物颗粒被黏附于滤料表面，构成粗糙结构，进而增强了滤料表面的亲水性。当滤料与水接触后，由于滤料表面的超亲水性，使滤料表面形成一层水膜，当油再次与滤料接触时，由于水膜的作用，使滤料表面呈超疏油性。
本发明方法中采用的壳聚糖是一种大分子物质，不溶于水，稳定性好，价格低廉。
本发明制备处理含油废水的以天然硬质颗粒滤料为载体的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料，对于超亲水水下超疏油滤料，当油珠靠近滤料表面时，受其疏油作用会保持为球形，不容易从比油珠粒径小的孔隙流走，故具有较高的去除效率。
本发明具有强度高、亲水性和水下疏油性强的特征，保证含油废水处理出水的水质。本发明具有试剂用料少，成本低廉、油水分离效率高等优点。
具体实施方式
下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明超亲水水下超疏油是指空气中水的接触角约为0°，水下油的接触角大于150°。
实施例1
以石英砂为基质滤料，粒径为0.3～0.6mm，其工艺步骤如下：
1）对石英砂滤料进行浸泡、清洗、烘干；
2）将壳聚糖溶于5wt%乙酸水溶液，使用旋涡恒温磁力搅拌器在40 ℃以3000 r/min搅拌2 h，然后加入纳米氧化锌颗粒，使用超声波清洗器超声震荡40 min，最后加入戊二醛，在30℃下以800r/min磁力搅拌8 h，得到壳聚糖基超亲水水下超疏油涂液。其中，所用壳聚糖、乙酸（以100 wt%计）、戊二醛和纳米氧化锌的质量比为1:3: 0.01:1。
3）将预处理后的石英砂滤料基材浸没于壳聚糖基超亲水水下超疏油浸涂液，在室温下超声震荡10 min，然后密封浸泡48 h，再在100℃以下烘干，最后浸入0.1 mol/L氢氧化钠水溶液中60 min，用去离子水清洗干净，在100℃以下烘干，得到壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料。
制备的滤料水的接触角约为0°，水下油的接触角为152.4°。制备的石英砂滤料对乳化油废水的除油效率比未改性石英砂滤料增加了11.0%；对油水混合液分离后，水中油浓度为17.3 mg/L，是未改性石英砂滤料的47%，去除率达到99.6%。
实施例2
以磁铁矿为基质滤料，粒径为0.9～1.2mm，其工艺步骤如下：
1）对磁铁矿滤料进行浸泡、清洗、烘干；
2）将壳聚糖溶于6wt%乙酸水溶液，使用旋涡恒温磁力搅拌器在10 ℃以1000 r/min搅拌10 h，然后加入纳米二氧化硅颗粒，使用超声波清洗器超声震荡20 min，最后加入戊二醛，在10℃下以400r/min磁力搅拌12h，得到壳聚糖基超亲水水下超疏油涂液。其中，所用壳聚糖、乙酸（以100 wt%计）、戊二醛和纳米二氧化硅颗粒的质量比为1:6: 0.005:0.5。
3）将预处理后的磁铁矿滤料基材浸入壳聚糖基超亲水水下超疏油浸涂液，在室温下超声震荡5 min，然后密封浸泡72 h，再在90℃以下烘干，最后浸入0.2 mol/L氢氧化钠水溶液中10 min，用去离子水清洗干净，在80℃以下烘干，得到壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料。
制备的滤料水的接触角约为0°，水下油的接触角为153.9°。制备的磁铁矿滤料对乳化油废水的除油效率比未改性铁矿滤料增加了13.9%；对油水混合液分离后，水中油浓度为7.4 mg/L，是未改性磁铁矿滤料的15.3%，去除率达到99.9%。
实施例3
以锰砂为基质滤料，粒径为1.5～2.0mm，其工艺步骤如下：
1）对锰砂滤料进行浸泡、清洗、烘干；
2）将壳聚糖溶于3wt%乙酸水溶液，使用旋涡恒温磁力搅拌器在30 ℃以2000 r/min搅拌8 h，然后加入纳米二氧化硅颗粒，使用超声波清洗器超声震荡60 min，最后加入戊二醛，在20℃下以1200r/min磁力搅拌2h，得到壳聚糖基超亲水水下超疏油涂液。其中，所用壳聚糖、乙酸（以100 wt%计）、戊二醛和纳米二氧化硅颗粒的质量比为1:5: 0.02:2。
3）将预处理后的锰砂滤料基材浸入壳聚糖基超亲水水下超疏油浸涂液，在室温下超声震荡8 min，然后密封浸泡12 h，再在80℃以下烘干，最后浸入0.05 mol/L氢氧化钠水溶液中40 min，用去离子水清洗干净，在90℃以下烘干，得到壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料。
制备的滤料水的接触角约为0°，水下油的接触角为151.7°。制备的锰砂滤料对乳化油废水的除油效率比未改性锰砂滤料增加了17.8%；对油水混合液分离后，水中油浓度为10.9 mg/L，是未改性锰砂滤料的12.6%，去除率达到99.9%。

Claims (6)

1.一种壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A、提供天然硬质颗粒滤料基材；
B、对硬质颗粒滤料基材进行预处理；
C、滤料制备：将预处理后的硬质颗粒滤料基材浸没于壳聚糖基超亲水水下超疏油浸涂液中，超声震荡，密封浸泡，烘干，得到壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料；其中壳聚糖基超亲水水下超疏油浸涂液制备步骤为：将壳聚糖溶于乙酸水溶液中，使用旋涡恒温磁力搅拌器在10-40℃温度下，以1000 -3000 r/min转速搅拌1-10h，然后加入纳米金属氧化物颗粒，使用超声波清洗器超声震荡20-60 min，最后加入戊二醛，在10-30℃下以400-1200r/min磁力搅拌2-12 h，得到超亲水水下超疏油涂液。
2.根据权利要求1所述的壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料的制备方法，其特征在于：所述步骤C滤料制备的具体工艺条件为，在室温下超声震荡1-10 min，然后密封浸泡12-72 h，再在80-100℃烘干，最后浸入0.05-0.2 mol/L氢氧化钠水溶液中10-60min，用去离子水清洗干净，在80-100℃以下烘干，得到壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料。
3.根据权利要求1或2所述的壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料的制备方法，其特征在于：所述壳聚糖、乙酸、戊二醛和纳米金属氧化物的质量比为1:3-6:0.005-0.02:0.5-2。
4.根据权利要求3所述的壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料的制备方法，其特征在于：所述天然硬质颗粒滤料为石英砂、磁铁矿或锰砂。
5.根据权利要求4所述的壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料的制备方法，其特征在于：所述纳米金属氧化物为纳米二氧化硅或者纳米氧化锌。
6.根据权利要求5所述的壳聚糖包覆的超亲水水下超疏油硬质颗粒滤料的制备方法，其特征在于：所述天然硬质颗粒滤料的粒径为0.3～2.0mm。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112007426A (zh) * 2020-07-08 2020-12-01 山东联科科技股份有限公司 一种高性能介孔二氧化硅-壳聚糖复合的抗菌过滤片的制备方法
CN112679743A (zh) * 2020-11-19 2021-04-20 江苏海普功能材料有限公司 一种超亲水性及水下超疏油性材料及其制备方法与应用
CN113521881A (zh) * 2021-07-23 2021-10-22 江西离子型稀土工程技术研究有限公司 一种稀土冶炼含油废水处理用过滤布及其制备方法
CN114772707A (zh) * 2022-06-22 2022-07-22 天津诚信环球节能环保科技有限公司 一种亲水改性陶粒滤料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016081541A1 (en) * 2014-11-19 2016-05-26 The Research Foundation For The State University Of New York Nanostructured fibrous membranes for membrane distillation
CN105797592A (zh) * 2016-04-18 2016-07-27 江苏大学 一种超亲水-水下超疏油不锈钢丝网的制备方法及用途
CN105948817A (zh) * 2016-04-18 2016-09-21 江苏大学 一种超亲水-水下超疏油复合膜涂层的制备方法
CN107469463A (zh) * 2017-08-11 2017-12-15 河北工程大学 一种复合型亲水改性石英砂滤料的制备方法
CN109603302A (zh) * 2018-12-20 2019-04-12 东南大学 一种防污改性核桃壳滤料及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016081541A1 (en) * 2014-11-19 2016-05-26 The Research Foundation For The State University Of New York Nanostructured fibrous membranes for membrane distillation
CN105797592A (zh) * 2016-04-18 2016-07-27 江苏大学 一种超亲水-水下超疏油不锈钢丝网的制备方法及用途
CN105948817A (zh) * 2016-04-18 2016-09-21 江苏大学 一种超亲水-水下超疏油复合膜涂层的制备方法
CN107469463A (zh) * 2017-08-11 2017-12-15 河北工程大学 一种复合型亲水改性石英砂滤料的制备方法
CN109603302A (zh) * 2018-12-20 2019-04-12 东南大学 一种防污改性核桃壳滤料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张增志: "《中国战略性新兴产业-新材料 环境工程材料》", 30 November 2018 *
徐志摩: "《中国战略性新兴产业-新材料 高性能分离膜材料》", 31 December 2017 *
袁静: "超亲水超疏油油水分离膜的制备及其性能", 《化学进展》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112007426A (zh) * 2020-07-08 2020-12-01 山东联科科技股份有限公司 一种高性能介孔二氧化硅-壳聚糖复合的抗菌过滤片的制备方法
CN112007426B (zh) * 2020-07-08 2022-06-14 山东联科科技股份有限公司 一种高性能介孔二氧化硅-壳聚糖复合的抗菌过滤片的制备方法
CN112679743A (zh) * 2020-11-19 2021-04-20 江苏海普功能材料有限公司 一种超亲水性及水下超疏油性材料及其制备方法与应用
CN113521881A (zh) * 2021-07-23 2021-10-22 江西离子型稀土工程技术研究有限公司 一种稀土冶炼含油废水处理用过滤布及其制备方法
CN114772707A (zh) * 2022-06-22 2022-07-22 天津诚信环球节能环保科技有限公司 一种亲水改性陶粒滤料及其制备方法
CN114772707B (zh) * 2022-06-22 2022-11-01 天津诚信环球节能环保科技有限公司 一种亲水改性陶粒滤料及其制备方法

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