公布日：2024.12.31
申請日：2024.10.08
分類號：B01J20/28(2006.01)I;B01J20/06(2006.01)I;B01J20/26(2006.01)I;C02F1/28(2023.01)I;C02F1/30(2023.01)I;B01J20/30(2006.01)I;C08F292/00(2006.01)I;C08F251/
02(2006.01)I;C08F283/06(2006.01)I;C08F220/18(2006.01)I;B01J35/39(2024.01)I;B01J21/06(2006.01)I;B01J23/745(2006.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F103/
34(2006.01)N;C02F101/22(2006.01)N
摘要
本案涉及一種工業廢水中重金屬去除劑及其制備方法，將陶瓷顆粒與鈦酸四丁酯混合后煅燒，隨后浸漬于鐵鹽溶液中，氧化得磁性陶瓷顆粒；與羥乙基纖維素混合，滴加單體聚合即得。本案以陶瓷顆粒為基體材料，先制得了具有氧空位的含TiO2的多孔材料，具有較強的吸附性和光催化性，可有效吸附水中重金屬離子，通過在多孔材料中負載鐵離子，并在氧化后形成四氧化三鐵具有磁性使得磁性陶瓷顆粒易于回收；隨后在KH550的架橋作用下與羥乙基纖維素連接，以提高材料的分散性和絮凝性，進一步協助提高材料對重金屬離子的去除作用；同時以親水性和親油性單體在其表面聚合，原位自組裝進而在陶瓷顆粒表面形成半包覆，提高了材料的穩定性，循環利用率高。
權利要求書
1.一種工業廢水中重金屬去除劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：S1：將陶瓷顆粒分散在無水乙醇中，加入鈦酸四丁酯使其混合均勻，去除溶劑，將混合物置于坩堝中并置于氮氣氛圍下煅燒；S2：煅燒后的材料浸漬于硫酸亞鐵或氯化亞鐵溶液中過夜，隨后加入堿性溶液升溫至60℃反應2~3h，過濾清洗，得磁性陶瓷顆粒；S3：將磁性陶瓷顆粒分散于羥乙基纖維素水溶液中，向混合液中加入KH550，水浴加熱回流過夜；S4：在氮氣氛圍下向步驟S3的混合液中加入過硫酸銨攪拌均勻，升溫至70℃，隨后滴加親水性單體反應一定時間，之后緩慢滴加疏水性單體，滴加完成后繼續攪拌1h，隨后將反應體系置于冰水浴中冷卻，過濾、干燥，即得；其中，所述親水性單體為巰基聚乙二醇甲基丙烯酸酯，使用時加水溶解；所述疏水性單體為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯中的一種，使用時與過硫酸銨溶于乙醇水溶液中。
2.根據權利要求1所述的工業廢水中重金屬去除劑的制備方法，其特征在于，所述陶瓷顆粒與鈦酸四丁酯的的質量比為10:0.2~0.5。
3.根據權利要求1所述的工業廢水中重金屬去除劑的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中的煅燒條件為氮氣氛圍下，先以5℃/min的升溫速率升溫至300~400℃，保溫30min后以3℃/min的升溫速度升溫至600~800℃。
4.根據權利要求1所述的工業廢水中重金屬去除劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中，硫酸亞鐵或氯化亞鐵溶液的濃度為1mol/L；煅燒后的材料與硫酸亞鐵或氯化亞鐵溶液的質量體積比為1g:3~5mL。
5.根據權利要求1所述的工業廢水中重金屬去除劑的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中，磁性陶瓷顆粒、羥乙基纖維素與KH550的質量比為1:1:0.5。
6.根據權利要求1所述的工業廢水中重金屬去除劑的制備方法，其特征在于，巰基聚乙二醇甲基丙烯酸酯的分子量為1000，其與所述丙烯酸丁酯的摩爾比為1:2~5。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的制備方法制得的工業廢水中重金屬去除劑。
發明內容
針對現有技術中的不足之處，本發明提出了一種可用于處理含較高濃度重金屬的工業廢水的處理劑，可有效去除水中重金屬。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種工業廢水中重金屬去除劑的制備方法，包括如下步驟：S1：將陶瓷顆粒分散在無水乙醇中，加入鈦酸四丁酯使其混合均勻，去除溶劑，將混合物置于坩堝中并置于氮氣氛圍下煅燒；S2：煅燒后的材料浸漬于硫酸亞鐵或氯化亞鐵溶液中過夜，隨后加入堿性溶液升溫至60℃反應2~3h，過濾清洗，得磁性陶瓷顆粒；S3：將磁性陶瓷顆粒分散于羥乙基纖維素水溶液中，向混合液中加入KH550，水浴加熱回流過夜；S4：在氮氣氛圍下向步驟S3的混合液中加入過硫酸銨攪拌均勻，升溫至70℃，隨后滴加親水性單體反應一定時間，之后緩慢滴加疏水性單體，滴加完成后繼續攪拌1h，隨后將反應體系置于冰水浴中冷卻，過濾、干燥，即得；其中，所述親水性單體為巰基聚乙二醇甲基丙烯酸酯，使用時加水溶解；所述疏水性單體為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯中的一種，使用時與過硫酸銨溶于乙醇水溶液中。
進一步地，所述陶瓷顆粒與鈦酸四丁酯的的質量比為10:0.2~0.5。
進一步地，所述步驟S1中的煅燒條件為氮氣氛圍下，先以5℃/min的升溫速率升溫至300~400℃，保溫30min后以3℃/min的升溫速度升溫至600~800℃。
進一步地，步驟S2中，硫酸亞鐵或氯化亞鐵溶液的濃度為1mol/L；煅燒后的材料與硫酸亞鐵或氯化亞鐵溶液的質量體積比為1g:3~5mL。
進一步地，所述步驟S3中，磁性陶瓷顆粒、羥乙基纖維素與KH550的質量比為1:1:0.5。
進一步地，巰基聚乙二醇甲基丙烯酸酯的分子量為1000，其與所述丙烯酸丁酯的摩爾比為1:2~5。
本發明進一步提供如上所述的制備方法制得的工業廢水中重金屬去除劑。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：本案以陶瓷顆粒為基體材料，首先制得了具有氧空位的含TiO2的多孔材料，具有較強的吸附性和光催化性，可有效吸附水中重金屬離子，通過在多孔材料中負載鐵離子，并在氧化后形成四氧化三鐵具有磁性使得磁性陶瓷顆粒易于回收；隨后在硅烷偶聯劑KH550的架橋作用下與羥乙基纖維素連接，以提高材料的分散性和絮凝性，進一步協助提高材料對重金屬離子的去除作用；同時以親水性和親油性單體在其表面聚合，原位自組裝進而在陶瓷顆粒表面形成半包覆，提高了材料的穩定性，循環利用率高。
（發明人：葛方明;譚長飛
