申请日2015.11.25
公开(公告)日2016.02.24
IPC分类号C02F1/56; C02F1/52
摘要
本发明公开了一种水处理絮凝材料及其制备方法，室温下，将丙烯酰胺与碘化钠混合，然后调节温度为90℃，搅拌25分钟;然后加入二异戊二烯二环氧化物，继续搅拌15分钟，再加入N-甲酰吗啉，调节温度为50℃，接着加入丙酮;搅拌20分钟;然后加入氧化锆以及硝酸钇;搅拌50分钟;然后调节温度为60℃，加入酞菁铁，继续搅拌直至反应物拉丝;然后将反应物置入模具中，于150℃处理25分钟，自然冷却后，粉碎即得到水处理絮凝材料，其具有优异的絮凝效果，适用于污水固体物絮凝处理。
权利要求书
1.一种水处理絮凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
室温下，将丙烯酰胺与碘化钠混合，然后调节温度为90℃，搅拌25分钟;然后加入二异戊二烯二环氧化物，继续搅拌15分钟，再加入N-甲酰吗啉，调节温度为50℃，接着加入丙酮;搅拌20分钟;然后加入氧化锆以及硝酸钇;搅拌50分钟;然后调节温度为60℃，加入酞菁铁，继续搅拌直至反应物拉丝;然后将反应物置入模具中，于150℃处理25分钟，自然冷却后，粉碎即得到水处理絮凝材料。
2.根据权利要求1所述水处理絮凝材料的制备方法，其特征在于，所述二异戊二烯二环氧化物的化学结构式为：。
3.根据权利要求1所述水处理絮凝材料的制备方法，其特征在于，按质量份，各原料组成为：
丙烯酰胺100
碘化钠4～8
二异戊二烯二环氧化物22～28
N-甲酰吗啉11～16
氧化锆7～9
硝酸钇4～7
酞菁铁2～4。
4.根据权利要求3所述水处理絮凝材料的制备方法，其特征在于，按质量份，各原料组成为：
丙烯酰胺100
碘化钠6
二异戊二烯二环氧化物25
N-甲酰吗啉15
氧化锆8
硝酸钇5
酞菁铁3。
5.根据权利要求1所述水处理絮凝材料的制备方法，其特征在于，所述粉碎为球磨粉碎。
6.根据权利要求1～5所述任意一种水处理絮凝材料的制备方法制备的水处理絮凝材料。
说明书
一种水处理絮凝材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保材料的制造技术，具体涉及一种水处理絮凝材料及其制备方法，属于功能材料制备领域。
背景技术
随着工业化的发展，全球环境污染问题日趋严重。全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪;所有流经亚洲城市的河流均被污染;美国40%的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染。过去十年，水污染中的激素成分已在不同国家导致鳄鱼、青蛙、北极熊和其他动物发生畸形变异，给全世界敲响了警钟。我国目前也已经进入水污染密集爆发阶段，江河湖库及近海海域普遍受到不同程度的污染，总体上呈加重趋势。在这种危急的形势下，水处理技术急迫需要快速的发展。
水体中的污染物大致可以分为三类：包括重金属的固体污染物、有机物、细菌和病毒。其中含重金属离子固体污染物废水的污染尤为严重。重金属废水主要来源于采矿、选矿、冶炼、电镀、化工、制革和造纸工业，这些行业产生的含铅、汞、镉、铬、镍、铜、锌等重金属的废水排入天然水体后，不仅对水生生物构成威胁，而且可能通过沉淀、吸附及食物链而不断富集，破坏生态环境，并最终危害到人类的健康。然而，传统的水处理工艺如吸附法、活性污泥法等随着时间的推移，显示出了各自的弊端，如能耗高、处理效率低、产生二次污染物等等。而近些年，随着科学技术的进步，水处理技术的革新已不单纯的是传统处理工艺技术方面的发展，很多新材料在水处理中的应用，更使得水处理技术迅速发展。絮凝作用是非常复杂的物理、化学过程，现在多数人认为絮凝作用机理是凝聚和絮凝两种作用过程。凝聚过程是胶体颗粒脱稳并形成细小的凝聚体的过程;而絮凝过程是所形成细小的凝聚体在絮凝剂的桥连(架桥)作用下生成大体积的絮凝物(即絮团)的过程。但是，现有水处理絮凝材料对污染物基本是以物理作用为主，这导致了其絮凝容量小，吸附达饱和时间慢的缺点，而无法满足工业应用的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种水处理絮凝材料的制备方法以及由其制备的水处理絮凝材料。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种水处理絮凝材料的制备方法，包括以下步骤：
室温下，将丙烯酰胺与碘化钠混合，然后调节温度为90℃，搅拌25分钟;然后加入二异戊二烯二环氧化物，继续搅拌15分钟，再加入N-甲酰吗啉，调节温度为50℃，接着加入丙酮;搅拌20分钟;然后加入氧化锆以及硝酸钇;搅拌50分钟;然后调节温度为60℃，加入酞菁铁，继续搅拌直至反应物拉丝;然后将反应物置入模具中，于150℃处理25分钟，自然冷却后，粉碎即得到水处理絮凝材料。
本发明中，二异戊二烯二环氧化物的化学结构式为：
。
本发明中，按质量份，各原料组成为：
丙烯酰胺100
碘化钠4～8
二异戊二烯二环氧化物22～28
N-甲酰吗啉11～16
氧化锆7～9
硝酸钇4～7
酞菁铁2～4。
为了保证聚合物优异的力学性能以及发挥粒子效应，本发明优选，按质量份，各原料组成为：
丙烯酰胺100
碘化钠6
二异戊二烯二环氧化物25
N-甲酰吗啉15
氧化锆8
硝酸钇5
酞菁铁3。
本发明中，制备过程对于产品的絮凝性能影响很大，反应物拉丝是本领域判断反应程度的常规手段。首先采用无溶剂熔融搅拌的方式可以最大程度混合原料，再加入填料前，通过少量溶剂稀释反应体系，可以避免填料加入导致的胶粒缺陷;最后去除溶剂，可以有效固化反应物，得到性能优异的固化物。因此，本发明还公开了根据上述方法制备的水处理絮凝材料。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本发明先将能够调节反应性的碘化钠与丙烯酰胺混合，再加入用于改性的环氧化合物;通过碘化钠提高了原料之间的反应性，可以使得丙烯酰胺快速交联在环氧树脂表面形成交联层，并引入纳米粒子，进一步保证了絮凝剂的强度，提高絮凝效果。
(2)本发明公开的水处理絮凝材料的制备方法简单，易于操作，制备时间短，由此制备的水处理絮凝材料具有优异的絮凝性能、强度好和可重复使用的特点，适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
室温下，将100g丙烯酰胺与4g碘化钠混合，然后调节温度为90℃，搅拌25分钟;然后加入22g二异戊二烯二环氧化物，继续搅拌15分钟，再加入11gN-甲酰吗啉，调节温度为50℃，接着加入30g丙酮;搅拌20分钟;然后加入7g氧化锆以及9g硝酸钇;搅拌50分钟;然后调节温度为60℃，加入2g酞菁铁，继续搅拌直至反应物拉丝;然后将反应物置入模具中，于150℃处理25分钟，自然冷却后，粉碎即得到水处理絮凝材料。
实施例二
室温下，将100g丙烯酰胺与8g碘化钠混合，然后调节温度为90℃，搅拌25分钟;然后加入28g二异戊二烯二环氧化物，继续搅拌15分钟，再加入16gN-甲酰吗啉，调节温度为50℃，接着加入35g丙酮;搅拌20分钟;然后加入9g氧化锆以及7g硝酸钇;搅拌50分钟;然后调节温度为60℃，加入4g酞菁铁，继续搅拌直至反应物拉丝;然后将反应物置入模具中，于150℃处理25分钟，自然冷却后，粉碎即得到水处理絮凝材料。
实施例三
室温下，将100g丙烯酰胺与4g碘化钠混合，然后调节温度为90℃，搅拌25分钟;然后加入22g二异戊二烯二环氧化物，继续搅拌15分钟，再加入11gN-甲酰吗啉，调节温度为50℃，接着加入35g丙酮;搅拌20分钟;然后加入9g氧化锆以及7g硝酸钇;搅拌50分钟;然后调节温度为60℃，加入4g酞菁铁，继续搅拌直至反应物拉丝;然后将反应物置入模具中，于150℃处理25分钟，自然冷却后，粉碎即得到水处理絮凝材料。
实施例四
室温下，将100g丙烯酰胺与8g碘化钠混合，然后调节温度为90℃，搅拌25分钟;然后加入28g二异戊二烯二环氧化物，继续搅拌15分钟，再加入16gN-甲酰吗啉，调节温度为50℃，接着加入30g丙酮;搅拌20分钟;然后加入7g氧化锆以及9g硝酸钇;搅拌50分钟;然后调节温度为60℃，加入2g酞菁铁，继续搅拌直至反应物拉丝;然后将反应物置入模具中，于150℃处理25分钟，自然冷却后，粉碎即得到水处理絮凝材料。
实施例五
室温下，将100g丙烯酰胺与4g碘化钠混合，然后调节温度为90℃，搅拌25分钟;然后加入22g二异戊二烯二环氧化物，继续搅拌15分钟，再加入16gN-甲酰吗啉，调节温度为50℃，接着加入35g丙酮;搅拌20分钟;然后加入9g氧化锆以及9g硝酸钇;搅拌50分钟;然后调节温度为60℃，加入2g酞菁铁，继续搅拌直至反应物拉丝;然后将反应物置入模具中，于150℃处理25分钟，自然冷却后，粉碎即得到水处理絮凝材料。
实施例六
室温下，将100g丙烯酰胺与4g碘化钠混合，然后调节温度为90℃，搅拌25分钟;然后加入22g二异戊二烯二环氧化物，继续搅拌15分钟，再加入15gN-甲酰吗啉，调节温度为50℃，接着加入30g丙酮;搅拌20分钟;然后加入8g氧化锆以及7g硝酸钇;搅拌50分钟;然后调节温度为60℃，加入4g酞菁铁，继续搅拌直至反应物拉丝;然后将反应物置入模具中，于150℃处理25分钟，自然冷却后，粉碎即得到水处理絮凝材料。
实施例七
室温下，将100g丙烯酰胺与8g碘化钠混合，然后调节温度为90℃，搅拌25分钟;然后加入28g二异戊二烯二环氧化物，继续搅拌15分钟，再加入15gN-甲酰吗啉，调节温度为50℃，接着加入30g丙酮;搅拌20分钟;然后加入8g氧化锆以及5g硝酸钇;搅拌50分钟;然后调节温度为60℃，加入2g酞菁铁，继续搅拌直至反应物拉丝;然后将反应物置入模具中，于150℃处理25分钟，自然冷却后，粉碎即得到水处理絮凝材料。
实施例八
室温下，将100g丙烯酰胺与6g碘化钠混合，然后调节温度为90℃，搅拌25分钟;然后加入25g二异戊二烯二环氧化物，继续搅拌15分钟，再加入15gN-甲酰吗啉，调节温度为50℃，接着加入35g丙酮;搅拌20分钟;然后加入8g氧化锆以及5g硝酸钇;搅拌50分钟;然后调节温度为60℃，加入3g酞菁铁，继续搅拌直至反应物拉丝;然后将反应物置入模具中，于150℃处理25分钟，自然冷却后，粉碎即得到水处理絮凝材料。
采用配置法分别制备500mg/L、250mg/L的高岭土悬浮液，未处理前的吸光度分别为1.15、0.84;按照500mg/L的浓度，利用上述絮凝材料进行絮凝处理，表1、表2为实施例产品絮凝处理数据，可以看出，本发明的产品均有较好的絮凝性能。
表1实施例产品絮凝处理的数据(500mg/L的高岭土悬浮液)
表2实施例产品絮凝处理的数据(250mg/L的高岭土悬浮液)