公布日：2024.12.31
申请日：2024.10.08
分类号：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
本案涉及一种工业废水中重金属去除剂及其制备方法，将陶瓷颗粒与钛酸四丁酯混合后煅烧，随后浸渍于铁盐溶液中，氧化得磁性陶瓷颗粒；与羟乙基纤维素混合，滴加单体聚合即得。本案以陶瓷颗粒为基体材料，先制得了具有氧空位的含TiO2的多孔材料，具有较强的吸附性和光催化性，可有效吸附水中重金属离子，通过在多孔材料中负载铁离子，并在氧化后形成四氧化三铁具有磁性使得磁性陶瓷颗粒易于回收；随后在KH550的架桥作用下与羟乙基纤维素连接，以提高材料的分散性和絮凝性，进一步协助提高材料对重金属离子的去除作用；同时以亲水性和亲油性单体在其表面聚合，原位自组装进而在陶瓷颗粒表面形成半包覆，提高了材料的稳定性，循环利用率高。
权利要求书
1.一种工业废水中重金属去除剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将陶瓷颗粒分散在无水乙醇中，加入钛酸四丁酯使其混合均匀，去除溶剂，将混合物置于坩埚中并置于氮气氛围下煅烧；S2：煅烧后的材料浸渍于硫酸亚铁或氯化亚铁溶液中过夜，随后加入碱性溶液升温至60℃反应2~3h，过滤清洗，得磁性陶瓷颗粒；S3：将磁性陶瓷颗粒分散于羟乙基纤维素水溶液中，向混合液中加入KH550，水浴加热回流过夜；S4：在氮气氛围下向步骤S3的混合液中加入过硫酸铵搅拌均匀，升温至70℃，随后滴加亲水性单体反应一定时间，之后缓慢滴加疏水性单体，滴加完成后继续搅拌1h，随后将反应体系置于冰水浴中冷却，过滤、干燥，即得；其中，所述亲水性单体为巯基聚乙二醇甲基丙烯酸酯，使用时加水溶解；所述疏水性单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种，使用时与过硫酸铵溶于乙醇水溶液中。
2.根据权利要求1所述的工业废水中重金属去除剂的制备方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒与钛酸四丁酯的的质量比为10:0.2~0.5。
3.根据权利要求1所述的工业废水中重金属去除剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的煅烧条件为氮气氛围下，先以5℃/min的升温速率升温至300~400℃，保温30min后以3℃/min的升温速度升温至600~800℃。
4.根据权利要求1所述的工业废水中重金属去除剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，硫酸亚铁或氯化亚铁溶液的浓度为1mol/L；煅烧后的材料与硫酸亚铁或氯化亚铁溶液的质量体积比为1g:3~5mL。
5.根据权利要求1所述的工业废水中重金属去除剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，磁性陶瓷颗粒、羟乙基纤维素与KH550的质量比为1:1:0.5。
6.根据权利要求1所述的工业废水中重金属去除剂的制备方法，其特征在于，巯基聚乙二醇甲基丙烯酸酯的分子量为1000，其与所述丙烯酸丁酯的摩尔比为1:2~5。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法制得的工业废水中重金属去除剂。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明提出了一种可用于处理含较高浓度重金属的工业废水的处理剂，可有效去除水中重金属。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工业废水中重金属去除剂的制备方法，包括如下步骤：S1：将陶瓷颗粒分散在无水乙醇中，加入钛酸四丁酯使其混合均匀，去除溶剂，将混合物置于坩埚中并置于氮气氛围下煅烧；S2：煅烧后的材料浸渍于硫酸亚铁或氯化亚铁溶液中过夜，随后加入碱性溶液升温至60℃反应2~3h，过滤清洗，得磁性陶瓷颗粒；S3：将磁性陶瓷颗粒分散于羟乙基纤维素水溶液中，向混合液中加入KH550，水浴加热回流过夜；S4：在氮气氛围下向步骤S3的混合液中加入过硫酸铵搅拌均匀，升温至70℃，随后滴加亲水性单体反应一定时间，之后缓慢滴加疏水性单体，滴加完成后继续搅拌1h，随后将反应体系置于冰水浴中冷却，过滤、干燥，即得；其中，所述亲水性单体为巯基聚乙二醇甲基丙烯酸酯，使用时加水溶解；所述疏水性单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种，使用时与过硫酸铵溶于乙醇水溶液中。
进一步地，所述陶瓷颗粒与钛酸四丁酯的的质量比为10:0.2~0.5。
进一步地，所述步骤S1中的煅烧条件为氮气氛围下，先以5℃/min的升温速率升温至300~400℃，保温30min后以3℃/min的升温速度升温至600~800℃。
进一步地，步骤S2中，硫酸亚铁或氯化亚铁溶液的浓度为1mol/L；煅烧后的材料与硫酸亚铁或氯化亚铁溶液的质量体积比为1g:3~5mL。
进一步地，所述步骤S3中，磁性陶瓷颗粒、羟乙基纤维素与KH550的质量比为1:1:0.5。
进一步地，巯基聚乙二醇甲基丙烯酸酯的分子量为1000，其与所述丙烯酸丁酯的摩尔比为1:2~5。
本发明进一步提供如上所述的制备方法制得的工业废水中重金属去除剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本案以陶瓷颗粒为基体材料，首先制得了具有氧空位的含TiO2的多孔材料，具有较强的吸附性和光催化性，可有效吸附水中重金属离子，通过在多孔材料中负载铁离子，并在氧化后形成四氧化三铁具有磁性使得磁性陶瓷颗粒易于回收；随后在硅烷偶联剂KH550的架桥作用下与羟乙基纤维素连接，以提高材料的分散性和絮凝性，进一步协助提高材料对重金属离子的去除作用；同时以亲水性和亲油性单体在其表面聚合，原位自组装进而在陶瓷颗粒表面形成半包覆，提高了材料的稳定性，循环利用率高。
（发明人：葛方明;谭长飞