CN116037074A - 一种用于重金属处理的污水处理剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于重金属处理的污水处理剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116037074A
CN116037074A CN202211488743.9A CN202211488743A CN116037074A CN 116037074 A CN116037074 A CN 116037074A CN 202211488743 A CN202211488743 A CN 202211488743A CN 116037074 A CN116037074 A CN 116037074A
Authority
CN
China
Prior art keywords
amino
heavy metal
stirring
sewage treatment
graphene oxide
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.)
Withdrawn
Application number
CN202211488743.9A
Other languages
English (en)
Inventor
程云环
滕井通
张永兴
薛建平
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.)
Huaibei Normal University
Original Assignee
Huaibei Normal University
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 Huaibei Normal University filed Critical Huaibei Normal University
Priority to CN202211488743.9A priority Critical patent/CN116037074A/zh
Publication of CN116037074A publication Critical patent/CN116037074A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28009—Magnetic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
    • 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
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection

Landscapes

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

Abstract

本发明涉及一种用于重金属处理的污水处理剂的制备方法，属于污水处理技术领域，包括以下步骤：将磁性氧化石墨烯分散于乙醇溶液中，加入3‑氨丙基三乙氧基硅烷，30℃下搅拌反应24h，离心分离后，得到氨基化磁性氧化石墨烯；将氨基化磁性氧化石墨烯分散于蒸馏水中，加入戊二醛溶液，超声处理后加入端氨基超支化聚合物、醛基壳聚糖和端氨基多硫醇化合物，40℃下搅拌12‑16h，得到该污水处理剂，本发明通过化学交联手段在磁性氧化石墨烯表面引入有机高分子物质，一方面提高磁性氧化石墨烯基体的稳定性，另一方面赋予其优异的吸附性能和抗菌性，解决现有重金属污染吸附剂的吸附效率低、分离效果差且耐细菌污染性差的问题。

Description

一种用于重金属处理的污水处理剂及其制备方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体地，涉及一种用于重金属处理的污水处理剂及其制备方法。
背景技术
随着电子、冶金、电镀等工业的快速发展，含有大量重金属离子的工业废水被排放到环境中，造成严重的重金属离子废水污染。目前常用的处理金属污染方法有离子交换法、物理化学方法、反渗透法、电渗析法等，这些方法各有优劣，其中吸附法是一种重要的物理化学方法，在低浓度重金属污染废水处理中广泛应用，而碳基吸附剂是一种高效金属吸附剂，是以碳为主要成分的粉末或块状非金属固体的吸附剂，包括生物质碳、碳纳米管和氧化石墨烯等，具有比表面积大、孔结构丰富、吸附量大、形态可控的特点，但碳基吸附剂多呈粉末态难以回收，易对水体造成二次污染。
中国专利CN107185502A公开一种利用茶皂素-还原氧化石墨烯复合材料处理重金属废水的方法，其中茶皂素与还原氧化石墨烯以化学键方式结合形成的具有光滑表面的层状多孔纳米结构，属于碳基吸附剂，吸附过程无二次污染，易于固液分离。但是该专利将氧化石墨烯还原，减少其表面官能团，牺牲氧化石墨烯自身的吸附作用(羧基、羟基等含氧官能团与金属离子之间的相互作用)而完成固液分离，不仅削弱了氧化石墨烯的吸附作用，而且因为茶皂素-还原氧化石墨烯复合材料为纳米级结构，改善固液分液效果不大，现有吸附剂在净化污水过程中微生物、细菌、藻类等生物会粘附在吸附剂的表面阻断其与重金属离子的结合，或者产生活性酶对吸附剂造成损伤，因此，提供一种综合性能高的用于重金属处理的污水处理剂是目前需要解决的技术问题。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种用于重金属处理的污水处理剂及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于重金属处理的污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步、将磁性氧化石墨烯分散于乙醇溶液中，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，30℃下搅拌反应24h，离心分离后，得到氨基化磁性氧化石墨烯，磁性氧化石墨烯、乙醇溶液和3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为0.5-0.8g：80-100mL：0.3-0.4g，乙醇溶液由无水乙醇和去离子水按照质量比8-9：0.5-1组成；
第二步、将氨基化磁性氧化石墨烯分散于蒸馏水中，加入质量分数50％戊二醛溶液，超声处理20-30min，加入端氨基超支化聚合物、醛基壳聚糖和端氨基多硫醇化合物，40℃下搅拌12-16h，反应结束后，冷却至室温，在10000rpm下离心分离，沉淀用丙酮和去离子水洗涤数次，在60℃下干燥至恒重，得到用于重金属处理的污水处理剂，氨基化磁性氧化石墨烯、蒸馏水、戊二醛溶液、端氨基超支化聚合物、醛基壳聚糖和端氨基多硫醇化合物的用量比为0.3-0.4g：70-80mL：6mL：0.5-0.7g：0.2g：0.1g。
以氧化石墨烯为基体，制备出具有磁响应特性的Fe3O4掺杂氧化石墨烯，实现其与水体轻松分离特性，但是经过负载处理后氧化石墨烯比表面积减小，削弱其对重金属离子的吸附性，本发明通过化学交联手段在其表面引入有机高分子物质，即先用3-氨丙基三乙氧基硅烷对磁性氧化石墨烯进行氨基化处理，然后以戊二醛为交联剂，使其表面引入端氨基超支化聚合物、醛基壳聚糖和端氨基多硫醇化合物，赋予其优异的吸附性能。
进一步地，磁性氧化石墨烯由以下步骤制成：
将氧化石墨烯分散于蒸馏水中得到石墨烯悬浮液，加入氯化铁水溶液后加入氨水，搅拌20-30min后，升温至90℃搅拌反应2-2.5h，反应结束后，用蒸馏水和乙醇洗涤数次，置于磁场进行吸附分离，70℃真空干燥，得到磁性氧化石墨烯，氯化铁水溶液由FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O和水按照用量比5g：8.0g：15mL混合而成，氨水的质量分数为28％，氧化石墨烯、蒸馏水、氯化铁水溶液和氨水的用量比为0.7g：30-50mL：15mL：40mL。
进一步地，端氨基超支化聚合物由以下步骤制成：
步骤S1、向烧瓶中加入对苯二胺和冰醋酸，搅拌使5-8min后，首次滴加丙烯酸甲酯，锡纸避光处理，氮气保护下，升温至80℃搅拌反应2h，再次滴加丙烯酸甲酯，保温反应2-3h，反应结束后，50℃下减压旋蒸去除冰醋酸和过量的丙烯酸甲酯，得到四酯基单体，对苯二胺、冰醋酸、首次滴加丙烯酸甲酯和再次滴加丙烯酸甲酯的用量比为0.4-0.6g：10-12mL：4.9-6.3g：4.9-6.3g；
步骤S2、将四酯基单体加入烧瓶中，然后滴加乙二胺，升温至100℃搅拌反应2h后，滴加DMF，滴加结束后，升温至120℃搅拌反应2h，升温至140℃，搅拌反应5-7h，反应结束后，减压蒸馏去除DMF，得到端氨基超支化聚合物；四酯基单体、乙二胺和DMF的用量比为1g：0.4-0.6g：10-15mL。
首先以对苯二胺和丙烯酸甲酯为原料，通过氨基和乙烯基双键的迈克尔加成反应，得到含有苯环的四酯基单体，引入刚性苯环一方面提高聚合物的热稳定性，另一方面利用苯环与有机污染物之间形成π-π堆积作用，进而吸附有机污染物；然后以四酯基单体和乙二胺为反应单体，通过氨基与酯基反应酰胺化反应，得到端氨基超支化聚合物，该超支化聚合物具有高支化度的三维空间结构，其内部空穴可以包封有机污染物和金属离子，分子链中端和末端含有大量的功能基团(伯胺、仲胺、叔胺基团)，与不同金属离子、污染物的络合能力强、负载量大，并且其端氨基发挥多重作用，一是作为活性基团，与戊二醛发生交联反应，二是与重金属离子之间进行螯合配位，三是作为活性基团，与细菌等微生物的细胞膜或者细胞壁的磷酸酯结合，从而破坏其渗透平衡最终达到有效的抗菌效果。
进一步地，醛基壳聚糖由以下步骤制成：
将壳聚糖加入质量分数2％乙酸溶液中，磁力搅拌至完全溶解，氮气氛围下，滴加高碘酸钠水溶液，升温至50-60℃，避光反应8-10h，反应结束后，加入乙醇终止反应，过滤，滤饼置于浓度0.2mo l/L的NaC l溶液中透析3次，在蒸馏水中透析5次，最后冷冻干燥，得到醛基壳聚糖；壳聚糖、乙酸溶液和高碘酸钠的用量比为1g：50-60mL：0.24-0.31g，高碘酸钠水溶液质量分数为10％，利用高碘酸钠选择性氧化壳聚糖得到醛基壳聚糖，醛基的引入不仅提高壳聚糖的交联型，并且还能与污水中与高价金属离子发生氧化还原反应会转变成羧基，继续发挥络合作用。
进一步地，端氨基多硫醇化合物由以下步骤制成：
向三口烧瓶中加入季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、4-氨基苯乙烯和甲苯，混合均匀后，氮气保护下，加入1-羟基环己基苯基甲酮，搅拌均匀后，在紫外线灯下辐照反应0.5-1h，反应结束后，减压蒸馏去除甲苯，得到端氨基多硫醇化合物；紫外线灯波长为365nm，季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、4-氨基苯乙烯和甲苯的用量比为4.5-4.8g：1.2g：40-45mL，1-羟基环己基苯基甲酮用量为季戊四醇四-3-巯基丙酸酯和4-氨基苯乙烯质量和的0.5-1％，在光引发剂作用下，使季戊四醇四-3-巯基丙酸酯和4-氨基苯乙烯发生硫醇-烯点击反应得到端氨基多硫醇化合物。
一种用于重金属处理的污水处理剂，由上述制备方法制成。
本发明的有益效果：
为了解决现有重金属污染吸附剂的吸附效率低、分离效果差且耐细菌污染性差的问题，本发明首先制备出具有磁响应特性的Fe3O4掺杂氧化石墨烯，实现吸附剂与水体轻松分离特性，然后通过化学交联手段在其表面引入有机高分子物质(端氨基超支化聚合物、醛基壳聚糖和端氨基多硫醇化合物)，一方面提高磁性氧化石墨烯基体的稳定性，另一方面赋予其优异的吸附性能，这些有机高分子物质含有伯胺、仲胺、叔胺、羧基、巯基、羟基等官能团，其中羟基、羧基等含氧基团和胺基等含氮基团与重金属铅、铜的结合能力较强，含硫基团与镉、汞结合能力较强，因此该吸附剂对铅、铜、镉、汞等多种重金属均具有较强的捕捉能力，并且端氨基超支化聚合物和醛基壳聚糖均具有抗菌性，能够对污水中细菌产生消杀作用，一方面避免微生物附着使吸附剂性能下降，另一方面净化水质，综上，本发明制备的吸附剂不仅具有良好的分离性能，还具有高吸附、抗菌特性。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种端氨基超支化聚合物，由以下步骤制成：
步骤S1、向烧瓶中加入0.4g对苯二胺和10mL冰醋酸，搅拌使5mi n后，首次滴加4.9g丙烯酸甲酯，锡纸避光处理，氮气保护下，升温至80℃搅拌反应2h，再次滴加4.9g丙烯酸甲酯，保温反应2h，反应结束后，50℃下减压旋蒸去除冰醋酸和过量的丙烯酸甲酯，得到四酯基单体；
步骤S2、将1g四酯基单体加入烧瓶中，然后滴加0.4g乙二胺，升温至100℃搅拌反应2h后，滴加10mL DMF，滴加结束后，升温至120℃搅拌反应2h，升温至140℃，搅拌反应5h，反应结束后，减压蒸馏去除DMF，得到端氨基超支化聚合物。
实施例2
一种端氨基超支化聚合物，由以下步骤制成：
步骤S1、向烧瓶中加入0.6g对苯二胺和12mL冰醋酸，搅拌使8mi n后，首次滴加6.3g丙烯酸甲酯，锡纸避光处理，氮气保护下，升温至80℃搅拌反应2h，再次滴加6.3g丙烯酸甲酯，保温反应3h，反应结束后，50℃下减压旋蒸去除冰醋酸和过量的丙烯酸甲酯，得到四酯基单体；
步骤S2、将1g四酯基单体加入烧瓶中，然后滴加0.6g乙二胺，升温至100℃搅拌反应2h后，滴加15mL DMF，滴加结束后，升温至120℃搅拌反应2h，升温至140℃，搅拌反应7h，反应结束后，减压蒸馏去除DMF，得到端氨基超支化聚合物。
实施例3
一种端氨基多硫醇化合物，由以下步骤制成：
向三口烧瓶中加入4.5g季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、1.2g 4-氨基苯乙烯和40mL甲苯，混合均匀后，氮气保护下，加入1-羟基环己基苯基甲酮，搅拌均匀后，在紫外线灯下辐照反应1h，反应结束后，减压蒸馏去除甲苯，得到端氨基多硫醇化合物；紫外线灯波长为365nm，1-羟基环己基苯基甲酮用量为季戊四醇四-3-巯基丙酸酯和4-氨基苯乙烯质量和的0.5％。
实施例4
一种端氨基多硫醇化合物，由以下步骤制成：
向三口烧瓶中加入4.8g季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、1.2g 4-氨基苯乙烯和45mL甲苯，混合均匀后，氮气保护下，加入1-羟基环己基苯基甲酮，搅拌均匀后，在紫外线灯下辐照反应0.5h，反应结束后，减压蒸馏去除甲苯，得到端氨基多硫醇化合物；紫外线灯波长为365nm，1-羟基环己基苯基甲酮用量为季戊四醇四-3-巯基丙酸酯和4-氨基苯乙烯质量和的1％。
实施例5
一种用于重金属处理的污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步、将0.5g磁性氧化石墨烯分散于80mL乙醇溶液中，加入0.3g3-氨丙基三乙氧基硅烷，30℃下搅拌反应24h，离心分离后，得到氨基化磁性氧化石墨烯，乙醇溶液由无水乙醇和去离子水按照质量比8：0.5组成；
第二步、将0.3g氨基化磁性氧化石墨烯分散于70mL蒸馏水中，加入6mL质量分数50％戊二醛溶液，超声处理20min，加入0.5g实施例1的端氨基超支化聚合物、0.2g醛基壳聚糖和0.1g实施例3的端氨基多硫醇化合物，40℃下搅拌12h，反应结束后，冷却至室温，在10000rpm下离心分离，沉淀用丙酮和去离子水洗涤数次，在60℃下干燥至恒重，得到用于重金属处理的污水处理剂。
所述磁性氧化石墨烯由以下步骤制成：
将0.7g氧化石墨烯分散于30mL蒸馏水中得到石墨烯悬浮液，加入氯化铁水溶液后加入40mL氨水，搅拌20min后，升温至90℃搅拌反应2h，反应结束后，用蒸馏水和乙醇洗涤数次，置于磁场进行吸附分离，70℃真空干燥，得到磁性氧化石墨烯，氯化铁水溶液由FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O和水按照用量比5g：8.0g：15mL混合而成，氨水的质量分数为28％。
所述醛基壳聚糖由以下步骤制成：
将壳聚糖加入质量分数2％乙酸溶液中，磁力搅拌至完全溶解，氮气氛围下，滴加高碘酸钠水溶液，升温至50℃，避光反应8h，反应结束后，加入乙醇终止反应，过滤，滤饼置于浓度0.2mol/L的NaCl溶液中透析3次，在蒸馏水中透析5次，最后冷冻干燥，得到醛基壳聚糖；壳聚糖、乙酸溶液和高碘酸钠的用量比为1g：50mL：0.24g，高碘酸钠水溶液质量分数为10％。
实施例6
一种用于重金属处理的污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步、将0.7g磁性氧化石墨烯分散于90mL乙醇溶液中，加入0.3g3-氨丙基三乙氧基硅烷，30℃下搅拌反应24h，离心分离后，得到氨基化磁性氧化石墨烯，乙醇溶液由无水乙醇和去离子水按照质量比8：0.8组成；
第二步、将0.4g氨基化磁性氧化石墨烯分散于75mL蒸馏水中，加入6mL质量分数50％戊二醛溶液，超声处理25min，加入0.6g实施例2的端氨基超支化聚合物、0.2g醛基壳聚糖和0.1g实施例4的端氨基多硫醇化合物，40℃下搅拌12h，反应结束后，冷却至室温，在10000rpm下离心分离，沉淀用丙酮和去离子水洗涤数次，在60℃下干燥至恒重，得到用于重金属处理的污水处理剂。
所述磁性氧化石墨烯由以下步骤制成：
将0.7g氧化石墨烯分散于40mL蒸馏水中得到石墨烯悬浮液，加入氯化铁水溶液后加入40mL氨水，搅拌25min后，升温至90℃搅拌反应2.3h，反应结束后，用蒸馏水和乙醇洗涤数次，置于磁场进行吸附分离，70℃真空干燥，得到磁性氧化石墨烯，氯化铁水溶液由FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O和水按照用量比5g：8.0g：15mL混合而成，氨水的质量分数为28％。
所述醛基壳聚糖由以下步骤制成：
将壳聚糖加入质量分数2％乙酸溶液中，磁力搅拌至完全溶解，氮气氛围下，滴加高碘酸钠水溶液，升温至55℃，避光反应9h，反应结束后，加入乙醇终止反应，过滤，滤饼置于浓度0.2mol/L的NaCl溶液中透析3次，在蒸馏水中透析5次，最后冷冻干燥，得到醛基壳聚糖；壳聚糖、乙酸溶液和高碘酸钠的用量比为1g：55mL：0.29g，高碘酸钠水溶液质量分数为10％。
实施例7
一种用于重金属处理的污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步、将0.8g磁性氧化石墨烯分散于100mL乙醇溶液中，加入0.4g3-氨丙基三乙氧基硅烷，30℃下搅拌反应24h，离心分离后，得到氨基化磁性氧化石墨烯，乙醇溶液由无水乙醇和去离子水按照质量比9：1组成；
第二步、将0.3g氨基化磁性氧化石墨烯分散于80mL蒸馏水中，加入6mL质量分数50％戊二醛溶液，超声处理30min，加入0.7g实施例1的端氨基超支化聚合物、0.2g醛基壳聚糖和0.1g实施例4的端氨基多硫醇化合物，40℃下搅拌16h，反应结束后，冷却至室温，在10000rpm下离心分离，沉淀用丙酮和去离子水洗涤数次，在60℃下干燥至恒重，得到用于重金属处理的污水处理剂。
所述磁性氧化石墨烯由以下步骤制成：
将0.7g氧化石墨烯分散于50mL蒸馏水中得到石墨烯悬浮液，加入氯化铁水溶液后加入40mL氨水，搅拌30min后，升温至90℃搅拌反应2.5h，反应结束后，用蒸馏水和乙醇洗涤数次，置于磁场进行吸附分离，70℃真空干燥，得到磁性氧化石墨烯，氯化铁水溶液由FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O和水按照用量比5g：8.0g：15mL混合而成，氨水的质量分数为28％。
所述醛基壳聚糖由以下步骤制成：
将壳聚糖加入质量分数2％乙酸溶液中，磁力搅拌至完全溶解，氮气氛围下，滴加高碘酸钠水溶液，升温至60℃，避光反应10h，反应结束后，加入乙醇终止反应，过滤，滤饼置于浓度0.2mol/L的NaCl溶液中透析3次，在蒸馏水中透析5次，最后冷冻干燥，得到醛基壳聚糖；壳聚糖、乙酸溶液和高碘酸钠的用量比为1g：60mL：0.31g，高碘酸钠水溶液质量分数为10％。
对比例1
将实施例5中的端氨基超支化聚合物去除，其余原料及制备过程同实施例5。
对比例2
将实施例6中的端氨基多硫醇化合物去除，其余原料及制备过程同实施例6。
对比例3
将实施例7中的醛基壳聚糖去除，其余原料及制备过程同实施例7。
(一)将实施例5-7和对比例1-3制备的吸附剂进行不同金属离子的吸附试验和吸附-脱附循环试验，具体步骤如下：
根据HgCl2、Pb(NO3)2、CuSO4·7H2O、ZnSO4·7H2O、3CdSO4·8H2O的分子量分别称取一定量的该金属化合物，配制以下浓度的重金属溶液：Cu2+＝75.6mg/L；Hg2+＝192.4mg/L；Pb2+＝90.3mg/L；Zn2+＝82.5mg/L；Cd2+＝76.4mg/L；并且调节pH为8，然后向各组等量的重金属溶液中加入实施例和对比例制备的吸附剂使其浓度为1000ppm，反应10min静置沉降，取上层液体离心20min，再取离心后的上层液体用双层0.22微孔滤膜抽滤得到待测澄清溶液，测试待测重澄清溶液中重金属离子浓度，并计算重金属离子去除率；
收集上述Cd2+吸附后的吸附剂材料，将其加入到100ml浓度为0.1mol/L的盐酸溶液中，在30℃下，震荡脱附24h(振荡速度为100rpm)后，收集脱附后的吸附剂材料，用蒸馏水冲洗至中性，然后干燥至恒重，相同条件下，重复以上吸附-脱附实验5次，计算第5次Cd2+去除率，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003963940330000101
Figure BDA0003963940330000111
由表1可以看出，使用本发明实施例7制备的重金属污水处理剂，上述五种重金属去除率均在97以上，相比于对比例1-3，实施例5-7所制备的吸附剂不仅吸附效率更优，并且循环吸附5次后仍具有91％以上的Cd2+去除率，因此，本发明制备的重金属吸附剂不仅吸附效果优异，还具有可循环使用，易分离特性。
(二)将实施例5-7和对比例1-3制备的吸附剂进行抗菌测试，参考国家标准GB/T20944纺织品性能评价方法中的振荡法，实验用菌种为：金黄色葡萄球菌ATCC6538、大肠杆菌ATCC25922、白色念珠菌ATCC10231，计算各组的抑菌率，测试结果如表2所示：
表2
Figure BDA0003963940330000112
由表2可以看出，相比于对比例1-2，实施例5-7所制备的吸附剂具有更强的抗菌性能。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于重金属处理的污水处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、将磁性氧化石墨烯分散于乙醇溶液中，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，30℃下搅拌反应24h，离心分离后，得到氨基化磁性氧化石墨烯；
第二步、将氨基化磁性氧化石墨烯分散于蒸馏水中，加入戊二醛溶液，超声处理后加入端氨基超支化聚合物、醛基壳聚糖和端氨基多硫醇化合物，40℃下搅拌12-16h，离心，沉淀洗涤、干燥，得到该污水处理剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于重金属处理的污水处理剂的制备方法，其特征在于，第一步中磁性氧化石墨烯、乙醇溶液和3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为0.5-0.8g：80-100mL：0.3-0.4g，乙醇溶液由无水乙醇和去离子水按照质量比8-9：0.5-1组成。
3.根据权利要求1所述的一种用于重金属处理的污水处理剂的制备方法，其特征在于，第二步中氨基化磁性氧化石墨烯、蒸馏水、戊二醛溶液、端氨基超支化聚合物、醛基壳聚糖和端氨基多硫醇化合物的用量比为0.3-0.4g：70-80mL：6mL：0.5-0.7g：0.2g：0.1g，戊二醛溶液质量分数为50％。
4.根据权利要求1所述的一种用于重金属处理的污水处理剂的制备方法，其特征在于，端氨基超支化聚合物由以下步骤制成：
步骤S1、将对苯二胺和冰醋酸混合，首次滴加丙烯酸甲酯，锡纸避光处理，氮气保护下，升温至80℃搅拌反应2h，再次滴加丙烯酸甲酯，保温反应2-3h，50℃下减压旋蒸，得到四酯基单体；
步骤S2、将四酯基单体和乙二胺混合，100℃搅拌反应2h后，滴加DMF，滴加结束后，120℃搅拌反应2h，140℃下搅拌反应5-7h，减压蒸馏，得到端氨基超支化聚合物。
5.根据权利要求4所述的一种用于重金属处理的污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中对苯二胺、冰醋酸、首次滴加丙烯酸甲酯和再次滴加丙烯酸甲酯的用量比为0.4-0.6g：10-12mL：4.9-6.3g：4.9-6.3g。
6.根据权利要求4所述的一种用于重金属处理的污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中四酯基单体、乙二胺和DMF的用量比为1g：0.4-0.6g：10-15mL。
7.根据权利要求1所述的一种用于重金属处理的污水处理剂的制备方法，其特征在于，端氨基多硫醇化合物由以下步骤制成：
将季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、4-氨基苯乙烯和甲苯混合，氮气保护下，加入1-羟基环己基苯基甲酮，搅拌均匀后，在紫外线灯下辐照反应0.5-1h，减压蒸馏，得到端氨基多硫醇化合物。
8.根据权利要求7所述的一种用于重金属处理的污水处理剂的制备方法，其特征在于，季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、4-氨基苯乙烯和甲苯的用量比为4.5-4.8g：1.2g：40-45mL，1-羟基环己基苯基甲酮用量为季戊四醇四-3-巯基丙酸酯和4-氨基苯乙烯质量和的0.5-1％。
9.一种用于重金属处理的污水处理剂，其特征在于，由权利要求1-8任意一项所述的制备方法制成。
CN202211488743.9A 2022-11-25 2022-11-25 一种用于重金属处理的污水处理剂及其制备方法 Withdrawn CN116037074A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211488743.9A CN116037074A (zh) 2022-11-25 2022-11-25 一种用于重金属处理的污水处理剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211488743.9A CN116037074A (zh) 2022-11-25 2022-11-25 一种用于重金属处理的污水处理剂及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116037074A true CN116037074A (zh) 2023-05-02

Family

ID=86114568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211488743.9A Withdrawn CN116037074A (zh) 2022-11-25 2022-11-25 一种用于重金属处理的污水处理剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116037074A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117482908A (zh) * 2023-12-04 2024-02-02 安徽碳鑫科技有限公司 硬水中选择性吸附钙镁离子的吸附材料及其制备方法
CN117550723A (zh) * 2023-11-07 2024-02-13 石家庄华滋生物工程有限公司 一种负载微生物的污水处理剂及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117550723A (zh) * 2023-11-07 2024-02-13 石家庄华滋生物工程有限公司 一种负载微生物的污水处理剂及其制备方法
CN117482908A (zh) * 2023-12-04 2024-02-02 安徽碳鑫科技有限公司 硬水中选择性吸附钙镁离子的吸附材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116037074A (zh) 一种用于重金属处理的污水处理剂及其制备方法
CN106799215B (zh) 一种多孔球形交联树脂-氧化石墨烯复合吸附材料及其制备与应用
CN108579684B (zh) 一种改性球状多孔二氧化硅去除重金属污水及其有机污染物的方法
CN107029671B (zh) 一种改性Fe3O4@MOF复合材料的制备方法及其应用
CN108298629A (zh) 一种高效吸附汞离子的复合材料的制备方法
EP3517201B1 (en) Preparation method, regeneration method and application for chelating microfiltration membrane
CN102417214B (zh) 利用石墨烯片与趋磁细菌三维复合物吸附重金属的方法
CN112915972A (zh) 一种高Cr(Ⅵ)吸附量的核壳结构高分子磁性纳米球及其制备方法和应用
CN108993452B (zh) 一种用于铜离子吸附的磁性复合水凝胶的制备方法
CN112897627A (zh) 一种重金属废水的去除方法
CN111974366A (zh) 基于磁分离技术的两性羧甲基壳聚糖基微球的制备与应用
CN112452302A (zh) 三维镓印迹五倍子单宁硅基复合材料及其在回收镓中的应用
US5538645A (en) Process for the removal of species containing metallic ions from effluents
CN115970656A (zh) 氨基酸共价接枝环糊精-金属有机框架材料及其应用
CN101053823A (zh) 聚间苯二胺用作汞离子吸附剂
CN110743508A (zh) 一种生物质基复合材料的制备方法
CN110368914A (zh) 一种用于重金属废水处理的复合水处理药剂及其制备方法
CN113070046B (zh) 由生物高分子复合材料改性的除氟吸附剂的制备方法
CN110586054B (zh) 用于去除重金属的吸附剂及其应用
CN114700050A (zh) 一种聚乙烯亚胺功能化磁性氧化石墨烯吸附剂及其制备方法与应用
CN110624517B (zh) 纳米中空聚苯胺及其制备方法和用途
CN114409009A (zh) 一种基于聚合物pim-1吸附对苯二酚的方法
CN1136041C (zh) 海藻生物型重金属离子吸附剂的制备方法
CN110605101A (zh) 用于吸附铅离子的吸附剂及包含其的膜保护剂和水处理剂
CN113058551A (zh) 重金属废水吸附剂

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20230502