申请日2018.02.07
公开(公告)日2018.06.29
IPC分类号B01J20/24; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种处理重金属污水的统糠改性材料及其制备方法和应用，该统糠改性材料，按照重量份的原料包括：统糠29‑37份、过氧化二异丙苯3‑7份、间氨基乙酰苯胺6‑12份、乙酰丙酸11‑19份、柠檬酸三丁酯1‑5份。将统糠粉碎、过150‑200目筛，然后加入乙酰丙酸溶液，密封后加热搅拌处理;然后与间氨基乙酰苯胺混合，密封后加热搅拌处理，再加入过氧化二异丙苯溶液加热搅拌处理，洗涤干燥;与柠檬酸三丁酯混合加热搅拌即得。本发明能有效的吸附铅、镉、镍离子，对重金属离子具有很强的吸附能力和离子交换能力，应到废水中重金属离子处理中，吸附容量大、吸附能力强、效率高，处理后废水达到国家的排放标准。
权利要求书
1.一种处理重金属污水的统糠改性材料，其特征在于，按照重量份的原料包括：统糠29-37份、过氧化二异丙苯3-7份、间氨基乙酰苯胺6-12份、乙酰丙酸11-19份、柠檬酸三丁酯1-5份。
2.根据权利要求1所述的处理重金属污水的统糠改性材料，其特征在于，按照重量份的原料包括：统糠31-35份、过氧化二异丙苯4-6份、间氨基乙酰苯胺8-10份、乙酰丙酸13-17份、柠檬酸三丁酯2-4份。
3.根据权利要求1所述的处理重金属污水的统糠改性材料，其特征在于，按照重量份的原料包括：统糠33份、过氧化二异丙苯5份、间氨基乙酰苯胺9份、乙酰丙酸15份、柠檬酸三丁酯3份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的处理重金属污水的统糠改性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将过氧化二异丙苯与其质量2.5-3倍的乙醇混合，制得过氧化二异丙苯溶液;将乙酰丙酸与其质量5-5.5倍的去离子水混合，制得乙酰丙酸溶液;
2)将统糠粉碎、过150-200目筛，然后加入乙酰丙酸溶液，密封后先升温至78-81℃并在该温度下搅拌处理1.7-1.8h，然后升温至108-112℃并在该温度下搅拌处理30-35min，冷却至室温;然后与间氨基乙酰苯胺混合，密封后先升温至65-67℃并在该温度下搅拌处理35-40min，然后升温至128-130℃并在该温度下搅拌处理30-34min，再加入过氧化二异丙苯溶液并升温至145-150℃并在该温度下搅拌处理45-50min，降至室温，过滤去除滤液，取沉淀物，洗涤干燥;制得混合物A;
3)将混合物A与柠檬酸三丁酯混合，在70℃的温度下搅拌1.8-2h，再在240℃的温度下处理3h即得。
5.根据权利要求4所述的处理重金属污水的统糠改性材料的制备方法，其特征在于，洗涤、干燥是用水洗涤，100℃烘箱干燥。
6.根据权利要求4所述的处理重金属污水的统糠改性材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，加入乙酰丙酸溶液后的搅拌转速为120r/min。
7.根据权利要求4所述的处理重金属污水的统糠改性材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，加入间氨基乙酰苯胺后的搅拌转速为150r/min。
8.根据权利要求4所述的处理重金属污水的统糠改性材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，加入过氧化二异丙苯溶液后的搅拌转速为280r/min。
9.如权利要求1-3任一所述的统糠改性材料在重金属污水处理中的应用。
说明书
一种处理重金属污水的统糠改性材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及污水技术领域，具体是一种处理重金属污水的统糠改性材料及其制备方法和应用。
背景技术
重金属离子引起的水污染是全球面临的一个严峻的环境问题，铬、镉以及铅是引起水污染的主要重金属离子，其中，镉和铅的含量通常最高，对人类健康危害最大。根据世界卫生组织标准，饮用水中镉和铅的最高含量不能高于0.003和0.01mg/g。目前用于去除重金属离子的方法主要包括膜分离，酸碱中和，沉降等方法，但成本较高，周期性长且反应难以控制限制了其广泛的商业应用。
吸附法处理重金属废水具有高效、简便和选择性好等优点。常用吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。但目前工业上使用的吸附剂价格昂贵，广泛应用受到限制。统糠是稻麦等谷类粮食加工后的副产品，分三七统糠和二八统糠，统属糠麸类。但是单独的统糠吸附重金属效率低，如何对其改性处理使其提高吸附重金属效率，是本专利需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理重金属污水的统糠改性材料及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种处理重金属污水的统糠改性材料，按照重量份的原料包括：统糠29-37份、过氧化二异丙苯3-7份、间氨基乙酰苯胺6-12份、乙酰丙酸11-19份、柠檬酸三丁酯1-5份。
作为本发明进一步的方案：所述处理重金属污水的统糠改性材料，按照重量份的原料包括：统糠31-35份、过氧化二异丙苯4-6份、间氨基乙酰苯胺8-10份、乙酰丙酸13-17份、柠檬酸三丁酯2-4份。
作为本发明进一步的方案：所述处理重金属污水的统糠改性材料，按照重量份的原料包括：统糠33份、过氧化二异丙苯5份、间氨基乙酰苯胺9份、乙酰丙酸15份、柠檬酸三丁酯3份。
一种处理重金属污水的统糠改性材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将过氧化二异丙苯与其质量2.5-3倍的乙醇混合，制得过氧化二异丙苯溶液;将乙酰丙酸与其质量5-5.5倍的去离子水混合，制得乙酰丙酸溶液;
2)将统糠粉碎、过150-200目筛，然后加入乙酰丙酸溶液，密封后先升温至78-81℃并在该温度下搅拌处理1.7-1.8h，然后升温至108-112℃并在该温度下搅拌处理30-35min，冷却至室温;然后与间氨基乙酰苯胺混合，密封后先升温至65-67℃并在该温度下搅拌处理35-40min，然后升温至128-130℃并在该温度下搅拌处理30-34min，再加入过氧化二异丙苯溶液并升温至145-150℃并在该温度下搅拌处理45-50min，降至室温，过滤去除滤液，取沉淀物，洗涤干燥;制得混合物A;
3)将混合物A与柠檬酸三丁酯混合，在70℃的温度下搅拌1.8-2h，再在240℃的温度下处理3h即得。
作为本发明进一步的方案：洗涤、干燥是用水洗涤，100℃烘箱干燥。
作为本发明进一步的方案：步骤2)中，加入乙酰丙酸溶液后的搅拌转速为120r/min。
作为本发明进一步的方案：步骤2)中，加入间氨基乙酰苯胺后的搅拌转速为150r/min。
作为本发明进一步的方案：步骤2)中，加入过氧化二异丙苯溶液后的搅拌转速为280r/min。
本发明另一目的是提供所述统糠改性材料在重金属污水处理中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用乙酰丙酸、过氧化二异丙苯等对统糠进行处理，经不同温度搅拌处理制得的统糠改性材料，能有效的吸附铅、镉、镍离子，对重金属离子具有很强的吸附能力和离子交换能力，应到废水中重金属离子处理中，吸附容量大、吸附能力强、效率高，处理后废水达到国家的排放标准。
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。
实施例1
本发明实施例中，一种处理重金属污水的统糠改性材料，包括以下原料：统糠29kg、过氧化二异丙苯3kg、间氨基乙酰苯胺6kg、乙酰丙酸11kg、柠檬酸三丁酯1kg。
将过氧化二异丙苯与其质量2.5倍的乙醇混合，制得过氧化二异丙苯溶液;将乙酰丙酸与其质量5倍的去离子水混合，制得乙酰丙酸溶液。将统糠粉碎、过150目筛，然后加入乙酰丙酸溶液，密封后先升温至78℃并在该温度下搅拌处理1.7h，然后升温至108℃并在该温度下搅拌处理30min，冷却至室温;搅拌转速为120r/min。然后与间氨基乙酰苯胺混合，密封后先升温至65℃并在该温度下搅拌处理35min，然后升温至128℃并在该温度下搅拌处理30min，搅拌转速为150r/min。再加入过氧化二异丙苯溶液并升温至145℃并在该温度下搅拌处理45min，搅拌转速为280r/min。降至室温，过滤去除滤液，取沉淀物，洗涤干燥;制得混合物A。将混合物A与柠檬酸三丁酯混合，在70℃的温度下搅拌1.8h，再在240℃的温度下处理3h即得。
实施例2
本发明实施例中，一种处理重金属污水的统糠改性材料，包括以下原料：统糠37kg、过氧化二异丙苯7kg、间氨基乙酰苯胺12kg、乙酰丙酸19kg、柠檬酸三丁酯5kg。
将过氧化二异丙苯与其质量3倍的乙醇混合，制得过氧化二异丙苯溶液;将乙酰丙酸与其质量5.5倍的去离子水混合，制得乙酰丙酸溶液。将统糠粉碎、过200目筛，然后加入乙酰丙酸溶液，密封后先升温至81℃并在该温度下搅拌处理1.8h，然后升温至112℃并在该温度下搅拌处理35min，冷却至室温;搅拌转速为120r/min。然后与间氨基乙酰苯胺混合，密封后先升温至67℃并在该温度下搅拌处理40min，然后升温至130℃并在该温度下搅拌处理34min，搅拌转速为150r/min。再加入过氧化二异丙苯溶液并升温至150℃并在该温度下搅拌处理50min，搅拌转速为280r/min。降至室温，过滤去除滤液，取沉淀物，洗涤干燥;制得混合物A。将混合物A与柠檬酸三丁酯混合，在70℃的温度下搅拌2h，再在240℃的温度下处理3h即得。
实施例3
本发明实施例中，一种处理重金属污水的统糠改性材料，包括以下原料：统糠31kg、过氧化二异丙苯4kg、间氨基乙酰苯胺8kg、乙酰丙酸13kg、柠檬酸三丁酯2kg。
将过氧化二异丙苯与其质量3倍的乙醇混合，制得过氧化二异丙苯溶液;将乙酰丙酸与其质量5.5倍的去离子水混合，制得乙酰丙酸溶液。将统糠粉碎、过200目筛，然后加入乙酰丙酸溶液，密封后先升温至80℃并在该温度下搅拌处理1.8h，然后升温至108-112℃并在该温度下搅拌处理35min，冷却至室温;搅拌转速为120r/min。然后与间氨基乙酰苯胺混合，密封后先升温至66℃并在该温度下搅拌处理40min，然后升温至129℃并在该温度下搅拌处理34min，搅拌转速为150r/min。再加入过氧化二异丙苯溶液并升温至150℃并在该温度下搅拌处理50min，搅拌转速为280r/min。降至室温，过滤去除滤液，取沉淀物，洗涤干燥;制得混合物A。将混合物A与柠檬酸三丁酯混合，在70℃的温度下搅拌2h，再在240℃的温度下处理3h即得。
实施例4
本发明实施例中，一种处理重金属污水的统糠改性材料，包括以下原料：统糠35kg、过氧化二异丙苯6kg、间氨基乙酰苯胺10kg、乙酰丙酸17kg、柠檬酸三丁酯4kg。
将过氧化二异丙苯与其质量3倍的乙醇混合，制得过氧化二异丙苯溶液;将乙酰丙酸与其质量5.5倍的去离子水混合，制得乙酰丙酸溶液。将统糠粉碎、过200目筛，然后加入乙酰丙酸溶液，密封后先升温至80℃并在该温度下搅拌处理1.8h，然后升温至108-112℃并在该温度下搅拌处理35min，冷却至室温;搅拌转速为120r/min。然后与间氨基乙酰苯胺混合，密封后先升温至66℃并在该温度下搅拌处理40min，然后升温至129℃并在该温度下搅拌处理34min，搅拌转速为150r/min。再加入过氧化二异丙苯溶液并升温至150℃并在该温度下搅拌处理50min，搅拌转速为280r/min。降至室温，过滤去除滤液，取沉淀物，洗涤干燥;制得混合物A。将混合物A与柠檬酸三丁酯混合，在70℃的温度下搅拌2h，再在240℃的温度下处理3h即得。
实施例5
本发明实施例中，一种处理重金属污水的统糠改性材料，包括以下原料：统糠33kg、过氧化二异丙苯5kg、间氨基乙酰苯胺9kg、乙酰丙酸15kg、柠檬酸三丁酯3kg。
将过氧化二异丙苯与其质量3倍的乙醇混合，制得过氧化二异丙苯溶液;将乙酰丙酸与其质量5.5倍的去离子水混合，制得乙酰丙酸溶液。将统糠粉碎、过200目筛，然后加入乙酰丙酸溶液，密封后先升温至80℃并在该温度下搅拌处理1.8h，然后升温至108-112℃并在该温度下搅拌处理35min，冷却至室温;搅拌转速为120r/min。然后与间氨基乙酰苯胺混合，密封后先升温至66℃并在该温度下搅拌处理40min，然后升温至129℃并在该温度下搅拌处理34min，搅拌转速为150r/min。再加入过氧化二异丙苯溶液并升温至150℃并在该温度下搅拌处理50min，搅拌转速为280r/min。降至室温，过滤去除滤液，取沉淀物，洗涤干燥;制得混合物A。将混合物A与柠檬酸三丁酯混合，在70℃的温度下搅拌2h，再在240℃的温度下处理3h即得。
对比例1
除不含有乙酰丙酸外，其配方及制备过程与实施例5一致。
对比例2
除不含有过氧化二异丙苯外，其配方及制备过程与实施例5一致。
对比例3
不含有乙酰丙酸与过氧化二异丙苯外，其配方及制备过程与实施例5一致。
对比例4
将各原料混合，加入实施例中的其它原料，在70℃的温度下搅拌2h，再在240℃的温度下处理3h即得。其原料分量与实施例5一致。
对比例5
将各原料混合后，超声处理30min，在70℃的温度下搅拌2h，再在240℃的温度下处理3h即得。其原料分量与实施例5一致。
实施例6
本发明对含铅离子模拟水的吸附试验：选上述实施例所制备的5种统糠改性材料按以下废水处理工艺，实验结果列入表1。并以对比例1-5的产品作对比。
(1)取含铅离子的起始浓度为550mg/L的模拟废水1000mL;
(2)调节pH值在2.0～8.5范围内;
(3)向模拟水样中加入本发明，吸附剂用量为1.0g/L水样，室温下搅拌吸附20min;
(4)静止取上清液用原子吸收光谱法测定铅离子的浓度，计算吸附容量。