本發(fā)明屬于水處理
技術領域：
，具體涉及一種復合型水處理劑及其制備方法和應用。
背景技術：
：當前，環(huán)境保護已成為世界關注的問題，工業(yè)污水是指工藝生產(chǎn)過程中排出的廢水和廢液，其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物，是造成環(huán)境污染，特別是水污染的重要原因。目前尋求一種有效的高效污水處理劑，能夠使污水處理后能達到污水排放要求，是眾多企業(yè)急需解決的難題。污水處理技術對節(jié)水、節(jié)能等問題具有十分重要的作用，但同時污水處理藥劑的使用過程中也給環(huán)境造成一定的影響，這就為人們的使用帶來了不便。吸附法是利用吸附劑對液體中某一組分具有選擇吸附的能力，使其富集在吸附劑表面，而從混合物中的分離的的過程。因此無需向水體中添加無機混凝劑，如聚鋁或聚鐵等化學物質。因此與常規(guī)的混凝方法比較，吸附法可以避免由于投加無機混凝劑所引起的水體中電解質濃度增加，從而最大限度地降低水中電解質濃度。盡管目前已經(jīng)出現(xiàn)了單一種類天然礦物或者多種天然礦物的改性技術，例如改性膨潤土的制備、改性沸石吸附劑的制備、納米磁鐵礦/硅藻土復合物的制備、磁性復合有機膨潤土的制備等，但由于在選擇礦物種類過程中未能全面地考慮不同種類礦物具有不同的表面吸附作用、孔道過濾作用等特征，同時在改性過程中也未能考慮如何協(xié)同去除有機污染物，目前所出現(xiàn)的吸附劑無法較全面地去除水中的重金屬離子、有機污染物，在水處理過程中存在功能單一、處理效果差的問題。因此，研制一種能去除水中重金屬離子和有機污染物、降低水中電解質濃度同時實現(xiàn)快速固液分離的水處理劑在水處理行業(yè)具有廣闊的應用前景。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種復合型水處理劑，以解決現(xiàn)有技術中存在的吸附劑價格昂貴，吸附效果差，吸附效率低等問題。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案為：一種復合型水處理劑的制備方法，包括如下步驟：（1）稱取一定量的分子篩于燒瓶中，然后按體積比鹽酸：分子篩=10:1的比例加入0.5-1mol/l的鹽酸進行浸泡16-24h，浸泡處理完后進行過濾、烘干，備用；（2）取步驟（1）得到的分子篩10-20份，改性硅藻土12-25份，聚硅酸鋁鐵10-30份以及5-10份的磁性物質混合后，加水配制成質量濃度為6-12%的懸浮液，備用；（3）稱取5-10份的羧甲基殼聚糖于三口燒瓶中，然后加入20-60份1wt%的冰醋酸溶液溶解，再按重量比羧甲基殼聚糖：聚丙烯酰胺=1:1-2加入聚丙烯酰胺，在40-80℃下反應3-6h，備用；（4）在不斷的攪拌下，將步驟（2）所得的懸浮液加入到步驟（3）的三口燒瓶中，并在n2保護下加入2-5份的二乙烯三胺、3-6份的十六烷基三甲基溴化銨，控制反應溫度為40-60℃下反應3-6h，反應完畢后產(chǎn)物離心，用去離子水和乙醇洗滌幾次，80℃真空干燥，即得產(chǎn)品。其中，所述改性硅藻土的改性方法為：將硅藻土加入回轉窯中，在600-650℃溫度條件下燒制30-60分鐘，出窯后粉碎成40-60目硅藻土細粉，將硅藻土細粉進行真空干燥處理12-16小時，隨后置于聚氯化鋁中浸泡2-3小時，使得硅藻土細粉得到充分浸泡，過濾后進行低溫烘干；再將低溫烘干后的硅藻土細粉加入到聚合釜中，隨后依次添加醋酸纖維素、甲基丙烯酸甲酯和氨基甲酸酯，反應溫度為40-43℃，反應時間為15-20分鐘，得到改性硅藻土。所述磁性物質為比磁化系數(shù)χ0>12.0×10-8m3/kg、粒度小于100μm的氧化鐵化合物。所述磁性物質為棕紅色粉末狀的γ-fe2o3。所述聚丙烯酰胺為陰離子聚丙烯酰胺、非離子聚丙烯酰胺和陽離子聚丙烯酰胺中的一種或多種的混合。另外，本發(fā)明還要求保護所述復合型水處理劑的制備方法所制備得到的復合型水處理劑以及所述材料應用于含重金屬離子廢水、生活污水，印染廢水等領域的處理。本發(fā)明的技術效果為：（1）本發(fā)明吸附劑以分子篩、改性硅藻土、聚硅酸鋁鐵進行復合作為基礎吸附劑原料，充分結合三者具有高比表面劑、復雜孔道結構以及優(yōu)異吸附位點的特性，極大提高了單一原料作為吸附劑的吸附活性；（2）本發(fā)明將羧甲基殼聚糖與聚丙烯酰胺形成的反應物嫁接到三種復合基礎吸附劑原料上，在吸附劑表面接入豐富的活性吸附基團，進一步改進吸附劑的吸附性能；（3）本發(fā)明通過二乙烯三胺和十六烷基三甲基溴化銨進行交聯(lián)，使得種復合基礎吸附劑原料表面鑲嵌分子量很大的有機基團，改善其交替性能和吸附性能，并且接枝物經(jīng)過交聯(lián)作用，提高了吸附劑的穩(wěn)定性和強度使所得吸附劑能高效處理廢水；（4）本發(fā)明吸附劑由于添加磁性物質，還能起到強化吸附、賦予沉淀物磁性特征的作用，當利用外磁場對該磁性物質作用時就能實現(xiàn)沉淀物（或懸浮物）與水體的快速分離。具體實施方式下面結合實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步的闡述：實施例1一種復合型水處理劑的制備方法，包括如下步驟：（1）稱取一定量的4?分子篩于燒瓶中，然后按體積比鹽酸：分子篩=10:1的比例加入1mol/l的鹽酸進行浸泡24h，浸泡處理完后進行過濾、烘干，備用；（2）取步驟（1）得到的分子篩15份，改性硅藻土20份，聚硅酸鋁鐵20份以及8份的磁性物質γ-fe2o3混合后，加水配制成質量濃度為8%的懸浮液，備用；（3）稱取8份的羧甲基殼聚糖于三口燒瓶中，然后加入40份1wt%的冰醋酸溶液溶解，再按重量比羧甲基殼聚糖：聚丙烯酰胺=1:1.5加入聚丙烯酰胺，在60℃下反應5h，備用；（4）在不斷的攪拌下，將步驟（2）所得的懸浮液加入到步驟（3）的三口燒瓶中，并在n2保護下加入3份的二乙烯三胺、5份的十六烷基三甲基溴化銨，控制反應溫度為50℃下反應5h，反應完畢后產(chǎn)物離心，用去離子水和乙醇洗滌幾次，80℃真空干燥，即得產(chǎn)品。實施例2一種復合型水處理劑的制備方法，包括如下步驟：（1）稱取一定量的4?分子篩于燒瓶中，然后按體積比鹽酸：分子篩=10:1的比例加入1mol/l的鹽酸進行浸泡24h，浸泡處理完后進行過濾、烘干，備用；（2）取步驟（1）得到的分子篩10份，改性硅藻土12份，聚硅酸鋁鐵10份以及5份的磁性物質γ-fe2o3混合后，加水配制成質量濃度為6%的懸浮液，備用；（3）稱取5份的羧甲基殼聚糖于三口燒瓶中，然后加入20份1wt%的冰醋酸溶液溶解，再按重量比羧甲基殼聚糖：聚丙烯酰胺=1:1加入聚丙烯酰胺，在40℃下反應6h，備用；（4）在不斷的攪拌下，將步驟（2）所得的懸浮液加入到步驟（3）的三口燒瓶中，并在n2保護下加入2份的二乙烯三胺、3份的十六烷基三甲基溴化銨，控制反應溫度為40℃下反應6h，反應完畢后產(chǎn)物離心，用去離子水和乙醇洗滌幾次，80℃真空干燥，即得產(chǎn)品。實施例3一種復合型水處理劑的制備方法，包括如下步驟：（1）稱取一定量的4?分子篩于燒瓶中，然后按體積比鹽酸：分子篩=10:1的比例加入1mol/l的鹽酸進行浸泡24h，浸泡處理完后進行過濾、烘干，備用；（2）取步驟（1）得到的分子篩20份，改性硅藻土25份，聚硅酸鋁鐵30份以及10份的磁性物質γ-fe2o3混合后，加水配制成質量濃度為12%的懸浮液，備用；（3）稱取10份的羧甲基殼聚糖于三口燒瓶中，然后加入60份1wt%的冰醋酸溶液溶解，再按重量比羧甲基殼聚糖：聚丙烯酰胺=1:2加入聚丙烯酰胺，在80℃下反應3h，備用；（4）在不斷的攪拌下，將步驟（2）所得的懸浮液加入到步驟（3）的三口燒瓶中，并在n2保護下加入5份的二乙烯三胺、6份的十六烷基三甲基溴化銨，控制反應溫度為60℃下反應3h，反應完畢后產(chǎn)物離心，用去離子水和乙醇洗滌幾次，80℃真空干燥，即得產(chǎn)品。實施例4一種復合型水處理劑的制備方法，包括如下步驟：（1）稱取一定量的4?分子篩于燒瓶中，然后按體積比鹽酸：分子篩=10:1的比例加入1mol/l的鹽酸進行浸泡24h，浸泡處理完后進行過濾、烘干，備用；（2）取步驟（1）得到的分子篩12份，改性硅藻土18份，聚硅酸鋁鐵15份以及7份的磁性物質γ-fe2o3混合后，加水配制成質量濃度為8%的懸浮液，備用；（3）稱取6份的羧甲基殼聚糖于三口燒瓶中，然后加入30份1wt%的冰醋酸溶液溶解，再按重量比羧甲基殼聚糖：聚丙烯酰胺=1:1.2加入聚丙烯酰胺，在50℃下反應4h，備用；（4）在不斷的攪拌下，將步驟（2）所得的懸浮液加入到步驟（3）的三口燒瓶中，并在n2保護下加入3份的二乙烯三胺、4份的十六烷基三甲基溴化銨，控制反應溫度為50℃下反應5h，反應完畢后產(chǎn)物離心，用去離子水和乙醇洗滌幾次，80℃真空干燥，即得產(chǎn)品。實施例5本發(fā)明實施例1-4以及下述比較例1所述改性硅藻土的改性方法為：將50份的硅藻土加入回轉窯中，在620℃溫度條件下燒制45分鐘，出窯后粉碎成50目硅藻土細粉，將硅藻土細粉進行真空干燥處理15小時，隨后置于聚氯化鋁中浸泡2.5小時，使得硅藻土細粉得到充分浸泡，過濾后進行低溫烘干；再將低溫烘干后的硅藻土細粉加入到聚合釜中，隨后依次添加6份醋酸纖維素、8份甲基丙烯酸甲酯和10份氨基甲酸酯，反應溫度為42℃，反應時間為18分鐘，得到改性硅藻土。比較例1一種復合型水處理劑的制備方法，包括如下步驟：（1）稱取一定量的4?分子篩于燒瓶中，然后按體積比鹽酸：分子篩=10:1的比例加入1mol/l的鹽酸進行浸泡24h，浸泡處理完后進行過濾、烘干，備用；（2）取步驟（1）得到的分子篩15份，改性硅藻土20份以及8份的磁性物質γ-fe2o3混合后，加水配制成質量濃度為8%的懸浮液，備用；（3）稱取8份的羧甲基殼聚糖于三口燒瓶中，然后加入40份1wt%的冰醋酸溶液溶解，再按重量比羧甲基殼聚糖：聚丙烯酰胺=1:1.5加入聚丙烯酰胺，在60℃下反應5h，備用；（4）在不斷的攪拌下，將步驟（2）所得的懸浮液加入到步驟（3）的三口燒瓶中，并在n2保護下加入3份的二乙烯三胺、5份的十六烷基三甲基溴化銨，控制反應溫度為50℃下反應5h，反應完畢后產(chǎn)物離心，用去離子水和乙醇洗滌幾次，80℃真空干燥，即得產(chǎn)品。比較例2一種復合型水處理劑的制備方法，包括如下步驟：（1）稱取一定量的4?分子篩于燒瓶中，然后按體積比鹽酸：分子篩=10:1的比例加入1mol/l的鹽酸進行浸泡24h，浸泡處理完后進行過濾、烘干，備用；（2）取步驟（1）得到的分子篩15份，聚硅酸鋁鐵20份以及8份的磁性物質混合后，加水配制成質量濃度為8%的懸浮液，備用；（3）稱取8份的羧甲基殼聚糖于三口燒瓶中，然后加入40份1wt%的冰醋酸溶液溶解，再按重量比羧甲基殼聚糖：聚丙烯酰胺=1:1.5加入聚丙烯酰胺，在60℃下反應5h，備用；（4）在不斷的攪拌下，將步驟（2）所得的懸浮液加入到步驟（3）的三口燒瓶中，并在n2保護下加入3份的二乙烯三胺、5份的十六烷基三甲基溴化銨，控制反應溫度為50℃下反應5h，反應完畢后產(chǎn)物離心，用去離子水和乙醇洗滌幾次，80℃真空干燥，即得產(chǎn)品。吸附實驗i：實施例1-4以及對比例1-2對含重金屬離子工業(yè)廢水的吸附。取含各離子濃度分別為8.omg/l的cu2+,ni2+,zn2+,hg2+,fe3+工業(yè)廢水溶液40ml，各加入吸附劑0.05g,25℃下100r/min恒溫振蕩2h，icp(電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀)檢測反應前后金屬離子變化，其結果如表1所示。cu2+（處理前濃度7.9mg/l）ni2+（處理前濃度8.omg/l）zn2+（處理前濃度8.1mg/l）hg2+（處理前濃度8.2mg/l）fe3+（處理前濃度7.8mg/l）實施例10.12mg/l0.12mg/l0.14mg/l0.05mg/l0.10mg/l實施例20.09mg/l0.11mg/l0.10mg/l0.07mg/l0.14mg/l實施例30.11mg/l0.16mg/l0.14mg/l0.10mg/l0.13mg/l實施例40.15mg/l0.13mg/l0.15mg/l0.11mg/l0.13mg/l比較例13.89mg/l4.15mg/l4.04mg/l3.75mg/l4.11mg/l比較例24.32mg/l4.29mg/l4.23mg/l4.34mg/l4.22mg/l由表1可得出，實施例1-4的吸附劑均顯示出良好的吸附性能，且優(yōu)于對比例1-2的吸附劑。吸附實驗ii：實施例1-4以及對比例1-2對含剛果紅印染工業(yè)廢水的吸附。準確稱取005g吸附劑于250ml錐形瓶中，加入50.oml，含剛果紅濃度為100mg/l的印染廢水溶液，25℃下100r/min，恒溫振蕩至平衡，吸附過程中每隔一定時間從瓶中取上清液，用分光光度計測定溶液濃度，其結果如表2所示。由表2可得出，實施例1-4的吸附劑對含剛果紅的印染廢水溶液均顯示出良好的吸附性能和循環(huán)使用性能，且優(yōu)于對比例1-2的吸附劑。最后應說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12