一種吸附重金屬離子的溫敏水凝膠污水處理池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種污水處理池，具體為一種吸附重金屬離子的溫敏水凝膠污水處理池，屬于污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】。該溫敏水凝膠污水處理池包括池體和池體蓋，所述池體外部設(shè)置有控溫裝置，所述池體內(nèi)壁設(shè)置能夠吸附重金屬離子的溫敏水凝膠層，所述池體為長(zhǎng)方體或立方體。所制備的溫敏水凝膠層采用溫敏水凝膠單體原料N-異丙基丙烯酰胺聚合而成，制備方法簡(jiǎn)單、不需要特殊設(shè)備、生產(chǎn)成本低、適于工業(yè)化應(yīng)用，通過控溫裝置調(diào)節(jié)污水溫度，實(shí)現(xiàn)有效去除水中重金屬離子的目標(biāo)。
【專利說明】一種吸附重金屬離子的溫敏水凝膠污水處理池
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本實(shí)用新型涉及一種污水處理池，具體為一種利用溫敏水凝膠吸附重金屬離子的污水處理池，屬于污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】:
[0002]隨著化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)等的快速發(fā)展，來自電解液、電鍍液以及采礦、金屬冶煉過程中產(chǎn)生的含有鉛、銅、隔、鉻、汞等重金屬離子的廢水污染正日趨嚴(yán)重，重金屬?gòu)U水污染已成為嚴(yán)重的環(huán)境和社會(huì)問題，是目前迫切需要解決的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境健康、飲水安全方面的關(guān)鍵難題。
[0003]近年來，無機(jī)材料對(duì)重金屬離子的吸附性能越來越受到研究學(xué)者的關(guān)注，多數(shù)無機(jī)礦物質(zhì)材料造價(jià)低并且對(duì)重金屬離子的吸附性能明顯，在重金屬離子吸附方面尤為引人注意，其中凹凸棒土是最具典型的一種。 [0004]凹凸棒土(又稱坡縷石)是一種天然非金屬礦物質(zhì)材料，是一種具有鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，典型化學(xué)式為Si8Mg602CI(0H)2(0H2)4.4H20，結(jié)構(gòu)屬2:1型粘土礦物，在每個(gè)2:1單位結(jié)構(gòu)層中，四面體晶片角頂隔一定距離方向顛倒，形成層鏈狀。在四面體條帶間形成與鏈平行的通道，通道中充填沸石水和結(jié)晶水。凹凸棒土纖維結(jié)構(gòu)一般包括三個(gè)層次:①基本結(jié)構(gòu)單元為微棒狀或纖維狀單晶體，簡(jiǎn)稱棒晶。②由單晶平行聚集而成的單晶束。③由晶束(包括棒晶)相互堆積而成的聚集體。凹凸棒土的特殊結(jié)構(gòu)使其具有很大的比表面積，物理吸附能力很強(qiáng)。另一方面，凹凸棒土帶有層面負(fù)電荷，在層間吸附了具有可交換性的陽離子以使電荷平衡，這樣凹凸棒土就具有了較強(qiáng)的離子吸附交換能力。
[0005]凹凸棒土在水中有很好的懸浮性，因此盡管凹凸棒土有很好的吸附能力，但對(duì)于水處理領(lǐng)域來說，粉末狀的凹凸棒土無法直接投入水中使用，需要采取一定的方法進(jìn)行處理。目前，較好的處理方法是采用一定的載體固載凹凸棒土，再投入水中使用。本發(fā)明人在前期發(fā)明中公開了一種吸附型高分子復(fù)合水凝膠的制備方法及其產(chǎn)品【201020595998.1】，利用高分子水凝膠作載體，固載凹凸棒土，從而很好地發(fā)揮凹凸棒土的吸附作用。但是，該凹凸棒土復(fù)合水凝膠吸附重金屬離子的效率低、吸附量小，凝膠吸附重金屬離子后清洗困難，且凝膠對(duì)溶液的溫度不具有敏感性，無法通過控制溶液的溫度來控制對(duì)重金屬離子的吸附量。
實(shí)用新型內(nèi)容:
[0006]針對(duì)現(xiàn)有凹凸棒土復(fù)合水凝膠應(yīng)用于重金屬離子吸附方面存在的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是提供一種對(duì)鉛、隔、鎳、鑰等重金屬離子具有良好吸附能力且吸附量大、吸附效率高，且對(duì)溶液溫度具有敏感性，可通過控制溶液的溫度來控制對(duì)重金屬離子的吸附量的溫敏水凝膠污水處理池。
[0007]本實(shí)用新型溫敏水凝膠污水處理池包括池體和池體蓋，池體外部設(shè)置有控溫裝置；池體內(nèi)壁設(shè)置能夠吸附重金屬離子的溫敏水凝膠層，所述池體為長(zhǎng)方體或立方體。[0008]本實(shí)用新型所述溫敏水凝膠的制備方法包括如下步驟:
[0009](I)凹凸棒土的預(yù)處理。稱取IOg?20g粒徑300目?1000目的凹凸棒土,用IL蒸餾水洗滌，沉淀取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin，然后取其上層清液，如此反復(fù)洗滌上層清液3?5次后，最后用4000rpm進(jìn)行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對(duì)應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0010]配置濃度為0.5mol / L?3mol / L的鹽酸溶液,取IOg?20g純化凹凸棒土與150mL?200mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后，將混合物加熱到70°C?80°C，攪拌Ih?2h,然后超聲振蕩30min?40min,抽濾,用蒸懼水洗漆至pH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對(duì)應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0011]取Ig?3g酸改性凹凸棒土,加入200mL?250mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫?cái)嚢?h?3h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應(yīng)，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對(duì)應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0012](2)制備溫敏水凝膠。稱取一定量N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm)用20mi蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在lmol / L?3mol / L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與NIPAAm的質(zhì)量比為5:1?15:1。向混合溶液中加入
0.04mol / L?0.12mol / L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮?dú)?0分鐘以上，再加入0.005mol / L?0.015mol / L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮?dú)?0分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入65?75°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應(yīng)12?24小時(shí)，即得溫敏聚N-異丙基丙烯酰胺溫敏水凝膠。
[0013](3)溫敏水凝膠后處理。將所得的溫敏水凝膠用蒸餾水浸泡3?5天，以除去未反應(yīng)的小分子單體，即得本發(fā)明所述的溫敏水凝膠。
[0014]有益效果:
[0015]本實(shí)用新型所制備的溫敏水凝膠采用溫敏水凝膠單體原料N-異丙基丙烯酰胺聚合而成，制備方法簡(jiǎn)單、不需要特殊設(shè)備、生產(chǎn)成本低、適于工業(yè)化應(yīng)用；采用單寧酸對(duì)凹凸棒土進(jìn)行預(yù)處理，與常規(guī)聚N-異丙基丙烯酰胺水凝膠相比，吸附強(qiáng)度有大幅度提升；通過控溫裝置調(diào)節(jié)污水溫度，實(shí)現(xiàn)有效去除水中重金屬離子的目標(biāo)。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0016]圖1為溫敏水凝膠污水處理池的結(jié)構(gòu)示意圖
[0017]其中:1 一池體；2—池體蓋；3—控溫裝置；4一溫敏水凝I父層
【具體實(shí)施方式】:
[0018]實(shí)施例1
[0019]如圖1所示，一種吸附重金屬離子的溫敏水凝膠污水處理池，包括池體I和池體蓋
2。池體外部設(shè)置有控溫裝置3，池體內(nèi)壁設(shè)置能夠吸附重金屬離子的溫敏水凝膠層4，所述池體I為長(zhǎng)方體。
[0020]溫敏水凝膠層的制備方法包括如下步驟:
[0021](I)凹凸棒土的預(yù)處理。稱取IOg粒徑300目的凹凸棒土，用IL蒸餾水洗滌，沉淀取其上層清液，500rpm離心lmin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin,然后取其上層清液，如此反復(fù)洗漆上層清液3次后,最后用4000rpm進(jìn)行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對(duì)應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0022]配置濃度為0.5mol / L的鹽酸溶液，取10g純化凹凸棒土與150mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后，將混合物加熱到70°C,攪拌lh,然后超聲振蕩30min,抽濾，用蒸餾水洗滌至pH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對(duì)應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0023]取lg酸改性凹凸棒土，加入200mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫?cái)嚢?h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應(yīng)，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對(duì)應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0024](2)制備溫敏水凝膠。稱取一定量NIPAAm用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在lmol / L;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與NIPAAm的質(zhì)量比為5:1。向混合溶液中加入0.04mol / L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮?dú)?0分鐘以上，再加入0.005mol / L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮?dú)?0分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入65°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應(yīng)12小時(shí)，即得溫敏聚N-異丙基丙烯酰胺溫敏水凝膠。
[0025](3)溫敏水凝膠后處理。將所得的溫敏凝膠用蒸餾水浸泡3天，以除去未反應(yīng)的小分子單體，即得本發(fā)明所述的溫敏水凝膠。
【權(quán)利要求】
1.一種吸附重金屬離子的溫敏水凝膠污水處理池，包括池體和池體蓋，其特征在于，所述池體外部設(shè)置有控溫裝置；所述池體內(nèi)壁設(shè)置能夠吸附重金屬離子的溫敏水凝膠層，所述池體為長(zhǎng)方體或立方體。
【文檔編號(hào)】C08F222/38GK203513321SQ201320639648
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】何曉春, 趙義平, 張桂芳, 劉健 申請(qǐng)人:滁州友林科技發(fā)展有限公司