CN117228783A - 磁性生态絮凝材料及其微污染水处理装置、微污染水处理方法 - Google Patents
磁性生态絮凝材料及其微污染水处理装置、微污染水处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117228783A CN117228783A CN202311146788.2A CN202311146788A CN117228783A CN 117228783 A CN117228783 A CN 117228783A CN 202311146788 A CN202311146788 A CN 202311146788A CN 117228783 A CN117228783 A CN 117228783A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic
- ecological
- micro
- water
- polluted water
- 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.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 156
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 title claims abstract description 68
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 229920001864 tannin Polymers 0.000 claims abstract description 73
- 239000001648 tannin Substances 0.000 claims abstract description 73
- 235000018553 tannin Nutrition 0.000 claims abstract description 73
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 claims abstract description 19
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 58
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 31
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 claims description 24
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 23
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 23
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 18
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 16
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 15
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 6
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 230000001089 mineralizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 12
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 halogen ions Chemical class 0.000 description 3
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 3
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 3
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- RRHXZLALVWBDKH-UHFFFAOYSA-M trimethyl-[2-(2-methylprop-2-enoyloxy)ethyl]azanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC(=C)C(=O)OCC[N+](C)(C)C RRHXZLALVWBDKH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Abstract
本发明涉及一种磁性生态絮凝材料，包括四氧化三铁纳米粒子，所述四氧化三铁纳米粒子的表面包覆有共聚单宁和聚乙烯亚胺，所述共聚单宁为单宁与丙烯酰胺、碳酸二甲酯共聚的产物。本发明还涉及一种微污染水处理装置及微污染水的处理方法，一方面可以通过磁性生态絮凝材料高效沉降污染物，另一方面可以通过光催化技术进一步降解污染物，进而实现高效沉降和降解污染物，微污染水的处理效果好；与此同时，由于设备采用太阳能光伏板发电和絮凝物回收机构，绿色、节能。本发明操作简单、节能环保、效率高，能够实现对微污染水的初步净化，避免二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及水体治理技术领域，具体涉及一种磁性生态絮凝材料及其微污染水处理装置。
背景技术
微污染水是指因受到排入的工业废水和生活污水影响，其部分水质指标超过饮用水源卫生标准要求的源水。在江河水源上表现为氨氮、总磷、色度、有机物等指标超出饮用水源卫生标准。在湖泊水库水源上，表现为水库和湖泊水体的富营养化，并在一定时期藻类滋生，造成水质恶化，臭味明显增加。
其中，河湖黑臭水体比例逐年升高，对水环境安全造成了极大的威胁。而且黑臭水体治理技术在实际应用中存在诸多技术瓶颈问题，传统材料絮凝对污染物沉降不彻底，容易造成二次污染。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，在于提供一种能够对污染物实现高效沉降的磁性生态絮凝材料及其微污染水处理装置、微污染水处理方法。
本发明的具体技术方案如下：
一种磁性生态絮凝材料，包括四氧化三铁纳米粒子，所述四氧化三铁纳米粒子的表面包覆有共聚单宁和聚乙烯亚胺，所述共聚单宁为单宁与丙烯酰胺、碳酸二甲酯共聚的产物。
进一步的，所述四氧化三铁纳米粒子的粒径为0.2～0.6μm。
进一步的，所述四氧化三铁纳米粒子的表面包覆有共聚单宁和聚乙烯亚胺的制备方法如下：
将四氧化三铁纳米粒子加入去离子水中，超声搅拌，得到第一混合液；
将共聚单宁和聚乙烯亚胺溶于去离子水中，然后加入第一混合液中，加入戊二醛，恒温水浴条件下振荡反应，用磁铁分离产物，所得产物经洗涤、干燥、即得。
进一步的，所述四氧化三铁纳米粒子的表面包覆有共聚单宁和聚乙烯亚胺的制备方法如下：
将粒径为0.2～0.6μm四氧化三铁纳米粒子加入去离子水中，超声搅拌，得到第一混合液；
将共聚单宁和聚乙烯亚胺溶于去离子水中，然后加入第一混合液中，加入戊二醛，于15～40℃条件下振荡反应30～60min，用磁铁分离产物，所得产物经洗涤、干燥，即得；加入的共聚单宁、聚乙烯亚胺与四氧化三铁纳米粒子的质量比为3:1:（0.2～0.7），加入的戊二醛与共聚单宁的质量比为（1.4~2.2）:1。
进一步的，所述戊二醛的浓度为45～50wt%。
进一步的，所述共聚单宁的制备方法如下：
将单宁提取物粉末分散在水中，并加入引发剂，使引发剂对单宁进行预处理，得到第二混合液；
向第二混合液中滴加丙烯酰胺单体和碳酸二甲酯单体的混合水溶液，得到第三混合液；
第三混合液在搅拌、水浴、氮气环境下反应，所得产物经纯化、干燥，得到共聚单宁。
进一步的，所述共聚单宁的制备方法如下：
将单宁提取物粉末分散在水中，并加入引发剂，使引发剂对单宁进行预处理，得到第二混合液，加入的引发剂与单宁提取物粉末的质量比为1:（3～6）；
向第二混合液中滴加丙烯酰胺单体和碳酸二甲酯单体的混合水溶液，得到第三混合液，加入的丙烯酰胺单体、碳酸二甲酯单体与单宁提取物粉末的质量比为2:4:（0.5～1）；
第三混合液在氮气环境下、水浴加热至40～60℃搅拌反应4～6小时，所得产物经纯化、干燥，得到共聚单宁。
本发明还涉及一种微污染水处理装置，包括：
容器，所述容器设有进水口和出水口，
光催化机构，用于将容器内的微污染水中的有机污染物无机化；
磁性生态絮凝材料，用于对无机化后的微污染水进行吸附的同时，氧化微污染水中未被无机化的有机污染物形成芬顿体系从而降解有机污染物；
磁力搅拌装置，用于对磁性生态絮凝材料进行搅拌，使磁性生态絮凝材料与无机化后的微污染水充分接触；
磁性回收装置，对吸附后的磁性生态絮凝材料进行回收。
进一步的，所述容器内的顶部设有第一滤网。
进一步的，所述容器的出水口处设有第二滤网。
本发明还涉及一种微污染水的处理方法，包括如下步骤：
将微污染水抽取从容器进水口进入容器内；
向容器中投加催化剂，打开紫外照射单元，通过催化剂的催化，H2O在紫外照射条件下分解生成羟基自由基，将有机污染物无机化、转化为无机小分子；
向容器中投加磁性生态絮凝材料，在磁力搅拌作用下使磁性生态絮凝材料和无机化后的微污染水充分接触反应，在吸附地同时氧化微污染水中未被无机化的有机污染物形成芬顿体系从而降解有机污染物，反应结束后，对吸附后的磁性生态絮凝材料进行吸附回收。
本发明采用四氧化三铁纳米粒子的表面包覆有共聚单宁和聚乙烯亚胺，共聚单宁为单宁与丙烯酰胺、碳酸二甲酯共聚的产物，能够更好地使磁性Fe3O4吸附在改性植物单宁的表面，增强整体的磁性；进而有效提高絮凝率和微污染水处理效果。将植物单宁改性为阳离子型絮凝剂，通过向植物单宁的化学结构中引入阳离子基团，使得植物单宁的等电点明显增加，絮凝能力显著提高；此外在磁力搅拌装置的作用下，使得生态絮凝材料与微污染水充分接触，提高吸附效率，有效降解污染物，在磁性回收装置作用下提高沉降效果进而提高污水处理效果。
本发明提供的微污染水处理装置一方面可以通过磁性生态絮凝材料高效沉降污染物，另一方面可以通过光催化技术进一步降解污染物，进而实现高效沉降和降解污染物，微污染水的处理效果好；与此同时，由于设备采用太阳能光伏板发电和絮凝物回收机构，绿色、节能。本发明操作简单、节能环保、效率高，能够实现对微污染水的初步净化，避免二次污染。
附图说明
图1为本发明所述微污染水处理装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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，本发明未提及部分均为现有技术。以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
参见图1，本发明涉及一种微污染水处理装置，包括：容器2，所述容器2设有进水口（图中未画出）和出水口10，光催化机构3，用于将容器2内的微污染水中的有机污染物无机化；磁性生态絮凝材料，用于对无机化后的微污染水进行吸附的同时，氧化微污染水中未被无机化的有机污染物形成芬顿体系从而降解有机污染物，使得有机质更容易被去除；磁性生态絮凝材料加上前面的光催化机构协同降解有机物，提高处理能力和效率；磁力搅拌装置6，用于对磁性生态絮凝材料进行搅拌，使磁性生态絮凝材料与无机化后的微污染水充分接触；磁性回收装置7，对吸附后的磁性生态絮凝材料进行回收。
进一步的，进水口设在容器2的顶部，用于进水和投放材料，出水口10设在容器2的底部。所述容器2内的顶部设有第一滤网1，第一滤网1将容器2分为上容纳腔和下容纳腔，所述光催化机构3设在下容纳腔内，絮凝材料回收装置7和磁力搅拌装置6设在容器2底部。磁性生态絮凝材料从容器顶部投入后，穿过第一滤网1，在磁力搅拌装置6的作用下充分吸附污染物。光催化机构3优选为紫外灯。
进一步的，所述第一滤网1与顶部平行，用于对微污染水进行初筛；其与容器口的距离为5～5.5cm，对于滤网的规格没有特别的限制，只要能发挥初筛功能即可，优选的，滤网的规格为1目/μm，初筛微污染水中较大粒径的污染物。
本发明所述的磁力搅拌装置6采用现有的，因此不再详述；磁性回收装置7可以采用磁铁，在外磁场作用下对磁性生态絮凝材料进行吸附回收。
进一步的，所述微污染水处理装置还包括导线4、太阳能光伏板5、电动阀门9；紫外灯3置于容器下容纳腔内部，与容器壁相连并且略低于第一滤网1，便于照射整个容器；太阳能光伏板4置于容器2外部，导线4将太阳能光伏板5和紫外灯3电连接，实现无外动力供电。磁力搅拌装置6、磁性回收装置7均由电机控制；磁性回收装置7便于回收磁性生态絮凝材料；电动阀门9控制出水口10出水，出水口10处设有第二滤网8，将水再次过滤后排出容器。
本发明还涉及一种微污染水的处理方法，包括如下步骤：
将微污染水抽取从容器进水口进入容器内；
向容器中投加催化剂，催化剂的加入量与微污染水的质量比1:（900～1100），打开紫外照射单元，通过催化剂的催化，H2O在紫外照射条件下分解生成羟基自由基，将有机污染物无机化、转化为H2O、CO2、PO4 3-、SO42-、NO3 -、卤素离子等无机小分子；
向容器中投加磁性生态絮凝材料，磁性生态絮凝材料的加入量与微污染水的质量比1:（90～110），在磁力搅拌作用下使磁性生态絮凝材料和无机化后的微污染水充分接触反应，在吸附地同时、共聚单宁在水中能产生羟基自由基进而氧化微污染水中未被无机化的有机污染物形成芬顿体系，从而降解有机污染物，使得有机污染物被去除，反应结束后，对吸附后的磁性生态絮凝材料进行吸附回收。
催化剂采用TiO2粉末，半导体光催化材料锐钛矿相的TiO2粉末，粒径为0.3～0.5μm。
更具体的，本发明所述微污染水的处理方法，包括如下步骤：
一、微污染水进经水泵抽取从容器进水口进入容器内，经过第一滤网进行初筛，在水面略低于第一滤网时，进水泵停止进水；
二、从容器顶部向容器中投加催化剂TiO2粉末，TiO2粉末在重力的作用下穿过第一滤网并沉降至容器底部，打开紫外灯，通过TiO2粉末的催化，H2O在紫外灯照射下分解生成羟基自由基，将有机污染物转化为H2O、CO2、PO4 3-、SO42-、NO3 -、卤素离子等无机小分子，达到完全无机化的目的，紫外灯处理15～30min后关闭紫外灯；
三、从容器顶部向容器中投加磁性生态絮凝材料，在重力的作用下穿过第一滤网并沉降至容器底部，然后打开磁力搅拌装置，在磁力搅拌作用下使絮凝材料和污染物充分接触反应，在吸附地同时能氧化有机质形成芬顿体系，使得有机质更易被去除，反应20～40min，磁性回收装置对吸附后的磁性生态絮凝材料进行吸附回收；
四、打开电动阀门，处理过的水经第二滤网过滤后从出水口流出。
实施例1
一种共聚单宁的制备方法，包括如下步骤：
（1）将5g单宁提取物粉末分散在150ml水中，持续搅拌30分钟，并加入1.09g Ce(NH4)2(NO3)6作为引发剂，该体系保持10分钟，以便通过引发剂对单宁进行预处理，抑制两种单体的自聚合，得到第二混合液；
（2）将10g丙烯酰胺和20g碳酸二甲酯单体的混合水溶液滴加到第二混合液中，并不断搅拌，以避免形成均聚物，得到第三混合液；
（3）第三混合液在氮气环境下、水浴加热至50℃搅拌反应5小时，所得产物用丙酮/EtOH进行纯化和漂洗，然后在50℃下真空干燥，得到共聚单宁。
一种磁性生态絮凝材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将0.2g 粒径为0.4μm四氧化三铁纳米粒子加入150ml去离子水中，超声搅拌10min，得到第一混合液；
（2）将1.5g前述制得的共聚单宁和0.5g聚乙烯亚胺溶于20ml去离子水中，然后加入第一混合液中，加入5ml戊二醛(浓度为50wt%)，于30℃恒温水浴振荡器中振荡反应40min，用磁铁分离悬浮溶液，并用去离子水反复洗涤，洗涤后的样品在60℃以下的烘箱中干燥，得到磁性生态絮凝材料。
实施例2
一种共聚单宁的制备方法，包括如下步骤：
（1）将4.5g单宁提取物粉末分散在150ml水中，持续搅拌30分钟，并加入1.5g Ce(NH4)2(NO3)6作为引发剂，该体系保持10分钟，以便通过引发剂对单宁进行预处理，抑制两种单体的自聚合，得到第二混合液；
（2）将10g丙烯酰胺和20g碳酸二甲酯单体的混合水溶液滴加到第二混合液中，并不断搅拌，以避免形成均聚物，得到第三混合液；
（3）第三混合液在氮气环境下、水浴加热至40℃搅拌反应6小时，所得产物用丙酮/EtOH进行纯化和漂洗，然后在50℃下真空干燥，得到共聚单宁。
一种磁性生态絮凝材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将0.3g 粒径为0.2μm四氧化三铁纳米粒子加入150ml去离子水中，超声搅拌10min，得到第一混合液；
（2）将1.5g前述制得的共聚单宁和0.5g聚乙烯亚胺溶于20ml去离子水中，然后加入第一混合液中，加入4ml戊二醛(浓度为50wt%)，于40℃恒温水浴振荡器中振荡反应30min，用磁铁分离悬浮溶液，并用去离子水反复洗涤，洗涤后的样品在60℃以下的烘箱中干燥，得到磁性生态絮凝材料。
实施例3
一种共聚单宁的制备方法，包括如下步骤：
（1）将3.5g单宁提取物粉末分散在150ml水中，持续搅拌30分钟，并加入0.6g Ce(NH4)2(NO3)6作为引发剂，该体系保持10分钟，以便通过引发剂对单宁进行预处理，抑制两种单体的自聚合，得到第二混合液；
（2）将10g丙烯酰胺和20g碳酸二甲酯单体的混合水溶液滴加到第二混合液中，并不断搅拌，以避免形成均聚物，得到第三混合液；
（3）第三混合液在氮气环境下、水浴加热至60℃搅拌反应4小时，所得产物用丙酮/EtOH进行纯化和漂洗，然后在50℃下真空干燥，得到共聚单宁。
一种磁性生态絮凝材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将0.35g 粒径为0.6μm四氧化三铁纳米粒子加入150ml去离子水中，超声搅拌10min，得到第一混合液；
（2）将1.5g前述制得的共聚单宁和0.5g聚乙烯亚胺溶于20ml去离子水中，然后加入第一混合液中，加入6ml戊二醛 (浓度为50wt%)，于15℃恒温水浴振荡器中振荡反应60min，用磁铁分离悬浮溶液，并用去离子水反复洗涤，洗涤后的样品在60℃以下的烘箱中干燥，得到磁性生态絮凝材料。
对比例1
一种共聚单宁的制备方法，包括如下步骤：
（1）将5g单宁提取物粉末分散在150ml水中，持续搅拌30分钟，并加入1.09g Ce(NH4)2(NO3)6作为引发剂，该体系保持10分钟，以便通过引发剂对单宁进行预处理，抑制两种单体的自聚合，得到第二混合液；
（2）将10g丙烯酰胺和20g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体的混合水溶液滴加到第二混合液中，并不断搅拌，以避免形成均聚物，得到第三混合液；
（3）第三混合液在氮气环境下、水浴加热至50℃搅拌反应5小时，所得产物用丙酮/EtOH进行纯化和漂洗，然后在50℃下真空干燥，得到共聚单宁。
一种磁性生态絮凝材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将0.2g粒径为0.4μm四氧化三铁纳米粒子加入150ml去离子水中，超声搅拌10min，得到第一混合液；
（2）将1.5g前述制得的共聚单宁和0.5g聚乙烯亚胺溶于20ml去离子水中，然后加入第一混合液中，加入5ml戊二醛(浓度为50wt%)，于30℃恒温水浴振荡器中振荡反应40min，用磁铁分离悬浮溶液，并用去离子水反复洗涤，洗涤后的样品在60℃以下的烘箱中干燥，得到磁性生态絮凝材料。
对比例2
一种共聚单宁的制备方法，包括如下步骤：
（1）将5g单宁提取物粉末分散在150ml水中，持续搅拌30分钟，并加入1.09g Ce(NH4)2(NO3)6作为引发剂，该体系保持10分钟，以便通过引发剂对单宁进行预处理，抑制两种单体的自聚合，得到第二混合液；
（2）将10g丙烯酰胺和20g碳酸二甲酯单体的混合水溶液滴加到第二混合液中，并不断搅拌，以避免形成均聚物，得到第三混合液；
（3）第三混合液在氮气环境下、水浴加热至50℃搅拌反应5小时，所得产物用丙酮/EtOH进行纯化和漂洗，然后在50℃下真空干燥，得到共聚单宁。
一种磁性生态絮凝材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将0.2g粒径为1μm四氧化三铁纳米粒子加入150ml去离子水中，超声搅拌10min，得到第一混合液；
（2）将1.5g前述制得的共聚单宁和0.5g聚乙烯亚胺溶于20ml去离子水中，然后加入第一混合液中，加入5ml戊二醛(浓度为50wt%)，于30℃恒温水浴振荡器中振荡反应40min，用磁铁分离悬浮溶液，并用去离子水反复洗涤，洗涤后的样品在60℃以下的烘箱中干燥，得到磁性生态絮凝材料。
将实施例1至实施例3、对比例1至对比例2制得的磁性生态絮凝材料采用本发明所述微污染水处理装置，采用如下步骤处理微污染水，微污染水的水质参见表1所示：
一、微污染水进经水泵抽取从容器进水口进入容器内，经过第一滤网进行初筛，在水面略低于第一滤网时，进水泵停止进水；
二、从容器顶部向容器中投加催化剂TiO2粉末，催化剂的加入量与微污染水的质量比1:1000，TiO2粉末在重力的作用下穿过第一滤网并沉降至容器底部，打开紫外灯，通过TiO2粉末的催化，H2O在紫外灯照射下分解生成羟基自由基，将有机污染物转化为H2O、CO2、PO4 3-、SO42-、NO3 -、卤素离子等无机小分子，达到完全无机化的目的，紫外灯处理20min后关闭紫外灯；
三、从容器顶部向容器中投加磁性生态絮凝材料，磁性生态絮凝材料的加入量与微污染水的质量比1:100，在重力的作用下穿过第一滤网并沉降至容器底部，然后打开磁力搅拌装置，在磁力搅拌作用下使磁性生态絮凝材料和无机化后的微污染水充分接触反应，在吸附地同时、共聚单宁在水中能产生羟基自由基进而氧化微污染水中未被无机化的有机污染物形成芬顿体系、从而降解有机污染物，使得有机污染物被去除，反应30min，磁性回收装置对吸附后的磁性生态絮凝材料进行吸附回收；
四、打开电动阀门，处理过的水经第二滤网过滤后从出水口流出。
从出水口流出的水根据GB 11892—89、GB 11893—89、GB 11894—89、分光光度法分别测定总磷、总氮、COD；实施例1至实施例3，对比例1至对比例2各性能指标参见表2所示。
表1
表2
参见表2，本发明提供的磁性生态絮凝材料有效提高了处理能力和效率，极大的改善了处理后的水质。
以上所述的具体实施方式，进一步详细说明了本发明的内容和技术效果，本行业的专业人士应该了解，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，在不脱离本发明的精神和范围的前提下所做的任何变化和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磁性生态絮凝材料，其特征在于，包括四氧化三铁纳米粒子，所述四氧化三铁纳米粒子的表面包覆有共聚单宁和聚乙烯亚胺，所述共聚单宁为单宁与丙烯酰胺、碳酸二甲酯共聚的产物。
2.根据权利要求1所述的磁性生态絮凝材料，其特征在于，所述四氧化三铁纳米粒子的表面包覆有共聚单宁和聚乙烯亚胺的制备方法如下：
将四氧化三铁纳米粒子加入去离子水中，超声搅拌，得到第一混合液；
将共聚单宁和聚乙烯亚胺溶于去离子水中，然后加入第一混合液中，加入戊二醛，恒温水浴条件下振荡反应，用磁铁分离产物，所得产物经洗涤、干燥、即得。
3.根据权利要求2所述的磁性生态絮凝材料，其特征在于，所述四氧化三铁纳米粒子的表面包覆有共聚单宁和聚乙烯亚胺的制备方法如下：
将粒径为0.2～0.6μm的四氧化三铁纳米粒子加入去离子水中，超声搅拌，得到第一混合液；
将共聚单宁和聚乙烯亚胺溶于去离子水中，然后加入第一混合液中，加入戊二醛，于15～40℃条件下振荡反应30～60min，用磁铁分离产物，所得产物经洗涤、干燥，即得；加入的共聚单宁、聚乙烯亚胺与四氧化三铁纳米粒子的质量比为3:1:（0.2～0.7），加入的戊二醛与共聚单宁的质量比为（1.4~2.2）:1。
4.根据权利要求3所述的磁性生态絮凝材料，其特征在于，所述戊二醛的浓度为45～50wt%。
5.根据权利要求1至4任一项所述的磁性生态絮凝材料，其特征在于，所述共聚单宁的制备方法如下：
将单宁提取物粉末分散在水中，并加入引发剂，使引发剂对单宁进行预处理，得到第二混合液；
向第二混合液中滴加丙烯酰胺单体和碳酸二甲酯单体的混合水溶液，得到第三混合液；
第三混合液在搅拌、水浴、氮气环境下反应，所得产物经纯化、干燥，得到共聚单宁。
6.根据权利要求5所述的磁性生态絮凝材料，其特征在于，所述共聚单宁的制备方法如下：
将单宁提取物粉末分散在水中，并加入引发剂，使引发剂对单宁进行预处理，得到第二混合液，加入的引发剂与单宁提取物粉末的质量比为1:（3～6）；
向第二混合液中滴加丙烯酰胺单体和碳酸二甲酯单体的混合水溶液，得到第三混合液，加入的丙烯酰胺单体、碳酸二甲酯单体与单宁提取物粉末的质量比为2:4:（0.5～1）；
第三混合液在氮气环境下、水浴加热至40～60℃搅拌反应4～6小时，所得产物经纯化、干燥，得到共聚单宁。
7.一种微污染水处理装置，其特征在于包括：
容器，所述容器设有进水口和出水口，
光催化机构，用于将容器内的微污染水中的有机污染物无机化；
磁性生态絮凝材料，用于对无机化后的微污染水进行吸附的同时，氧化微污染水中未被无机化的有机污染物形成芬顿体系从而降解有机污染物；
磁力搅拌装置，用于对磁性生态絮凝材料进行搅拌，使磁性生态絮凝材料与无机化后的微污染水充分接触；
磁性回收装置，对吸附后的磁性生态絮凝材料进行回收。
8.根据权利要求7所述的微污染水处理装置，其特征在于，所述容器内的顶部设有第一滤网。
9.根据权利要求7所述的微污染水处理装置，其特征在于，所述容器的出水口处设有第二滤网。
10.一种微污染水的处理方法，其特征在于包括如下步骤：
将微污染水抽取从容器进水口进入容器内；
向容器中投加催化剂，打开紫外照射单元，通过催化剂的催化，H2O在紫外照射条件下分解生成羟基自由基，将有机污染物无机化、转化为无机小分子；
向容器中投加磁性生态絮凝材料，在磁力搅拌作用下使磁性生态絮凝材料和无机化后的微污染水充分接触反应，在吸附地同时氧化微污染水中未被无机化的有机污染物形成芬顿体系从而降解有机污染物，反应结束后，对吸附后的磁性生态絮凝材料进行吸附回收。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311146788.2A CN117228783B (zh) | 2023-09-07 | 2023-09-07 | 磁性生态絮凝材料及其微污染水处理装置、微污染水处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311146788.2A CN117228783B (zh) | 2023-09-07 | 2023-09-07 | 磁性生态絮凝材料及其微污染水处理装置、微污染水处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117228783A true CN117228783A (zh) | 2023-12-15 |
| CN117228783B CN117228783B (zh) | 2024-05-17 |
Family
ID=89085423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311146788.2A Active CN117228783B (zh) | 2023-09-07 | 2023-09-07 | 磁性生态絮凝材料及其微污染水处理装置、微污染水处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117228783B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101575132A (zh) * | 2009-06-11 | 2009-11-11 | 吴江市恒茂电子科技有限公司 | 一种双阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法 |
| CN107686152A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-02-13 | 太仓市金锚化工有限公司 | 一种复合植物源高分子絮凝剂的制备方法 |
| CN109467230A (zh) * | 2017-09-06 | 2019-03-15 | 中科天龙（厦门）环保股份有限公司 | 一种光催化协同磁分离污水处理装置和方法 |
| CN110143658A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-20 | 上海理工大学 | 一种纳米磁性阳离子絮凝剂及其制备方法 |
| CN111875018A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-11-03 | 山东胜伟盐碱地科技有限公司 | 一种牲畜养殖地污水处理用絮凝剂及其制备方法 |
| CN114956278A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-30 | 河海大学 | 改性植物单宁环保磁絮凝剂及分步治理高藻水体的方法 |
| CN115043545A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-09-13 | 南开大学 | 一种磁絮凝耦合光催化净水的方法和磁絮凝耦合光催化净水装置 |
-
2023
- 2023-09-07 CN CN202311146788.2A patent/CN117228783B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101575132A (zh) * | 2009-06-11 | 2009-11-11 | 吴江市恒茂电子科技有限公司 | 一种双阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法 |
| CN109467230A (zh) * | 2017-09-06 | 2019-03-15 | 中科天龙（厦门）环保股份有限公司 | 一种光催化协同磁分离污水处理装置和方法 |
| CN107686152A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-02-13 | 太仓市金锚化工有限公司 | 一种复合植物源高分子絮凝剂的制备方法 |
| CN110143658A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-20 | 上海理工大学 | 一种纳米磁性阳离子絮凝剂及其制备方法 |
| CN111875018A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-11-03 | 山东胜伟盐碱地科技有限公司 | 一种牲畜养殖地污水处理用絮凝剂及其制备方法 |
| CN114956278A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-30 | 河海大学 | 改性植物单宁环保磁絮凝剂及分步治理高藻水体的方法 |
| CN115043545A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-09-13 | 南开大学 | 一种磁絮凝耦合光催化净水的方法和磁絮凝耦合光催化净水装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117228783B (zh) | 2024-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Riga et al. | Effect of system parameters and of inorganic salts on the decolorization and degradation of Procion H-exl dyes. Comparison of H2O2/UV, Fenton, UV/Fenton, TiO2/UV and TiO2/UV/H2O2 processes | |
| CN106186221B (zh) | 一种污水中的金属处理装置及方法 | |
| JP2019526444A (ja) | 汚水処理方法及びシステム | |
| El Nemr et al. | Removal of Acid Yellow 11 dye using a novel modified biochar derived from watermelon peels | |
| CN106219694B (zh) | 一种污水处理方法及系统 | |
| CN108503015A (zh) | 一种污泥热解制备光Fenton催化剂的方法及催化剂和应用 | |
| CN112604670B (zh) | 一种用于污水处理的纤维素基复合气凝胶 | |
| CN111606464A (zh) | 一种高cod含酚类污水处理方法 | |
| CN106277234B (zh) | 一种磁介质回收装置及方法 | |
| CN114105280A (zh) | 一种基于非金属复合催化材料活化过二硫酸盐处理有机废水的方法 | |
| CN108298591B (zh) | 一种六边形钛酸铁纳米片材料的合成方法及应用 | |
| CN109772271A (zh) | 一种铁锰改性藻类吸附剂及其制备方法 | |
| Yogendra et al. | Photocatalytic activity of synthetic ZnO composite against Coralene red F3BS dye in presence of solar light | |
| CN115215492A (zh) | 一种面向制药废水残留药物去除的电絮凝-臭氧催化氧化-陶瓷膜耦合水处理技术 | |
| CN1275881C (zh) | 光氧化絮凝处理有机污染物废水的方法 | |
| CN110182888B (zh) | 一种处理玫瑰红b高盐废水的光催化反应装置和工艺 | |
| Yan et al. | Research progress in the degradation of printing and dyeing wastewater using chitosan based composite photocatalytic materials | |
| CN106277233B (zh) | 一种超导污水处理装置及方法 | |
| Yang et al. | Well-designed MOF-derived hollow octahedral structure TiO2 coupled with ultra-thin porous g-C3N4 to enhance the degradation of real liquor brewing wastewater | |
| CN109293100B (zh) | 一种重金属污水的处理方法 | |
| CN112604669B (zh) | 一种复合树脂气凝胶及其在污水处理中的应用 | |
| CN117228783B (zh) | 磁性生态絮凝材料及其微污染水处理装置、微污染水处理方法 | |
| CN106311189B (zh) | 一种量子碳素磁性介质的制备、活化及污水处理方法 | |
| Yadav et al. | An overview of effluent treatment for the removal of pollutant dyes | |
| CN114713290A (zh) | 一种葡萄藤材制备废水处理材料的方法以及废水处理方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |