本發明屬于水處理,具體而言,涉及一種用于廢水處理的膜性藥劑及其制備方法。
背景技術:
1、皮革工業是我國重要的傳統產業之一,皮革產品廣泛應用于鞋類、服裝、家具等領域。然而,皮革生產過程中會產生大量的廢水,而廢水中有多種有毒有害物質。應該如何有效處理和減少皮革廢水對環境的污染,已成為環境保護領域需要解決的大問題。
2、物理化學處理技術在皮革廢水處理中的應用很廣泛,特別適用于對難降解的有機污染物、重金屬及高濃度污染物的去除,例如沉淀、過濾與吸附技術。沉淀法通過加入凝聚劑或絮凝劑,使水中的固體污染物通過沉降作用去除。過濾法則利用不同孔徑的濾材來截留廢水中的顆粒物質或懸浮固體,常用在廢水的初級處理階段。而吸附技術是充分利用吸附劑(如活性炭、沸石等)去除廢水中的有機物、重金屬離子和其他溶解性污染物的,但是在水質較為復雜的情況下,吸附法表現出的處理效果并不明顯。
3、在皮革廢水的治理當中,化學沉淀法和混凝法具有積極作用。其中化學沉淀法就是向水中投入相應的化學藥品,這些藥品和水中的溶解性成分互相作用,生成難溶的物質,在沉淀池當中,這些難溶性物質會逐漸沉淀下來。混凝法就是投入凝聚劑,聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等。這兩種凝聚劑能夠把微小的水中顆粒凝聚起來,成為大的顆粒。懸浮物的沉降速度自然提升了,從而更好地把這些懸浮物分離出水體。這兩種處理方法運用到皮革廢水的處理當中去,可產生有效廢水治理效果,但是容易產生二次污染。
4、為此,非常有必要提供一種用于皮革廢水處理的藥劑。
技術實現思路
1、本發明的目的是提供一種用于廢水處理的膜性藥劑及其制備方法,以能夠實現對廢水、特別是皮革廢水的有效處理。
2、為此,本發明提供如下技術方案。
3、本發明的一個方面提供了一種用于廢水處理的膜性藥劑的制備方法,所述方法包括以下步驟:
4、s1:將煤矸石經酸浸泡后取出,用去離子水進行清洗,之后進行煅燒、研磨,得到煤矸石粉;
5、s2:按照質量比1:1~3的量將所得煤矸石粉與鐵基金屬有機骨架材料混合均勻后超聲分散于體積濃度為0.1~0.5%硅烷偶聯劑水解液中,常溫下攪拌30~50min,得到煤矸石/鐵基金屬有機骨架材料分散液;
6、s3:按照質量體積比1g:1g:1~2g:50~100ml的量將有機改性鈉基膨潤土、功能單體、聚丙烯酰胺以及水混合均勻后強力攪拌,之后加入引發劑進行水浴加熱攪拌反應,反應結束后超聲、靜置陳化,將所得產物干燥,得到改性聚丙烯酰胺;
7、s4:將所得改性聚丙烯酰胺加入到煤矸石/鐵基金屬有機骨架材料分散液中攪拌12~16h,之后過濾,將所得固體產物洗滌、干燥,得到改性聚丙烯酰胺偶聯的煤矸石/鐵基金屬有機骨架材料復合物;
8、s5:將包膜材料溶解于有機溶劑中得到質量分數為20~40%的包膜液,之后采用流化床將包膜液噴射到改性聚丙烯酰胺偶聯的煤矸石/鐵基金屬有機骨架材料復合物表面進行包膜,將所得包膜后的改性聚丙烯酰胺偶聯的煤矸石/鐵基金屬有機骨架材料復合物依次經超聲、干燥,得到終產物。
9、優選地,步驟s1中,
10、所述酸浸泡為:將煤矸石浸泡于酸中常溫下以200~400rpm攪拌處理30~60min;
11、所述煅燒為:將清洗后的煤矸石在400~600℃下進行煅燒4~10h。
12、優選地,所述酸選自鹽酸、硝酸、硫酸中的至少一種。
13、優選地,步驟s2中,所述硅烷偶聯劑水解液由硅烷偶聯劑溶于乙醇中得到,所述硅烷偶聯劑選自巰基三甲氧基硅烷、巰基三乙氧基硅烷、巰基甲基三甲氧基硅烷、巰基甲基三乙氧基硅烷、巰基甲基三丙氧基硅烷中的任一種。
14、優選地,步驟s3中,所述有機改性鈉基膨潤土的制備方法包括以下步驟:
15、(i)按照質量體積比1g:10~30ml的量將鈉基膨潤土加入到水中以50~70℃水浴加熱攪拌1~3h,然后依次超聲20~40min、靜置3~5h,得到鈉基膨潤土漿液;
16、(ii)將所得鈉基膨潤土漿液中加入表面活性劑以60~80℃水浴加熱攪拌反應1~3h,得到有機改性鈉基膨潤土。
17、優選地,步驟(ii)中,所述表面活性劑為季銨鹽類表面活性劑,選自十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨中的任一種。
18、優選地,步驟(ii)中,所述表面活性劑的加入量為鈉基膨潤土質量的1~3%。
19、優選地,步驟s3中,所述功能單體選自馬來酸酐、馬來酸、苯乙烯磺酸、乙烯基苯甲酸、乙烯基膦酸中的一種或多種。
20、優選地,步驟s3中,所述引發劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉中的任一種。
21、優選地,步驟s3中,所述引發劑的加入量為功能單體質量的0.3~0.6%。
22、優選地,步驟s4中,所述改性聚丙烯酰胺的加入量為煤矸石/鐵基金屬有機骨架材料質量的1~3倍。
23、優選地,步驟s5中,所述包膜材料選自選自聚烯烴、聚氨酯、天然橡膠、脲甲醛樹脂、環氧樹脂中一種或多種。
24、優選地,步驟s5中,所述有機溶劑選自四氯乙烯、二氯甲烷、正己烷、二甲苯、丙酮中的一種或多種。
25、借由上述技術方案,本發明至少具有下列優點:
26、本發明以煤矸石和鐵基金屬有機骨架材料為原料之一,煤矸石經酸浸泡和煅燒后可獲得多孔結構,鐵基金屬有機骨架材料是以鐵離子為金屬節點,與有機配體通過配位鍵自組裝形成的多孔晶態材料,該材料在催化、吸附等領域展現出廣泛應用潛力。將兩種物質混合后置于硅烷偶聯劑水解液進行表面偶聯化改性,賦予材料功能化。在另一方面,有機改性鈉基膨潤土、功能單體以及聚丙烯酰胺為原料,在引發劑的作用下進行自由基聚合反應,獲得改性聚丙烯酰胺,該產物含有大量負電荷,具有較高的陽離子結合能力,將所得改性聚丙烯酰胺與煤矸石/鐵基金屬有機骨架材料通過硅烷偶聯劑的橋連作用連接得到改性聚丙烯酰胺偶聯的煤矸石/鐵基金屬有機骨架材料復合物,該復合物不僅具有吸附功能,還具有陽離子結合能力,能夠有效去除皮革廢水中的污染物。最后將所得改性聚丙烯酰胺偶聯的煤矸石/鐵基金屬有機骨架材料復合物進行包膜,可以提高產品與污水接觸面積,保證處理過程的穩定性,提高除污效果。
27、上述說明僅是本發明技術方案的概述,為了能夠更清楚了解本發明的技術手段,并可依照說明書的內容予以實施,以下以本發明的較佳實施例詳細說明如后。
1.一種用于廢水處理的膜性藥劑的制備方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟:
2.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,步驟s1中,
3.根據權利要求2所述的制備方法,其特征在于,所述酸選自鹽酸、硝酸、硫酸中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,步驟s2中,所述硅烷偶聯劑水解液由硅烷偶聯劑溶于乙醇中得到,所述硅烷偶聯劑選自巰基三甲氧基硅烷、巰基三乙氧基硅烷、巰基甲基三甲氧基硅烷、巰基甲基三乙氧基硅烷、巰基甲基三丙氧基硅烷中的任一種。
5.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,步驟s3中,所述有機改性鈉基膨潤土的制備方法包括以下步驟:
6.根據權利要求5所述的制備方法,其特征在于,步驟(ii)中,所述表面活性劑為季銨鹽類表面活性劑,選自十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨中的任一種;
7.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,步驟s3中,所述功能單體選自馬來酸酐、馬來酸、苯乙烯磺酸、乙烯基苯甲酸、乙烯基膦酸中的一種或多種。
8.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,步驟s3中,所述引發劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉中的任一種;
9.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,步驟s4中,所述改性聚丙烯酰胺的加入量為煤矸石/鐵基金屬有機骨架材料質量的1~3倍。
10.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,步驟s5中,所述包膜材料選自選自聚烯烴、聚氨酯、天然橡膠、脲甲醛樹脂、環氧樹脂中一種或多種;