一種用于污水處理的高吸附復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域，具體設(shè)及一種用于污水處理的高吸附復(fù)合材料及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳?xì)饽z作為一種新型納米級多孔碳材料，具有孔隙率高，比表面大，密度范圍廣 等優(yōu)點。由于其連續(xù)的=維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可W在介觀尺寸內(nèi)控制，廣泛用于催化劑載體、超 級電容器的電極、隔熱材料、吸附劑等。傳統(tǒng)碳?xì)饽z的制備主要W間苯二酪和醒為原料， 經(jīng)過溶膠、凝膠、酸洗老化、溶劑交換、干燥、碳化等步驟制得。隨著人們對反應(yīng)原料范圍的 擴(kuò)大和制備條件的改變，碳?xì)饽z表現(xiàn)出新的性能，它的適用范圍也不斷擴(kuò)大。
[0003]中國專利公開號為CN 104986752A公開了一種碳?xì)饽z的制備方法與應(yīng)用，該發(fā) 明具體的制備過程如下:在密閉容器中，將糖類化合物、高聚物和有機(jī)溶劑在150~250°C反 應(yīng)后，經(jīng)干燥得到碳?xì)饽z。該發(fā)明方法制備碳?xì)饽z無需加入催化劑，減少了催化劑分布 不均及殘留造成的孔道堵塞；同時具有制備方法簡單、成本低等優(yōu)點；另外，該發(fā)明方法制 備得到的碳?xì)饽z純度高、密度低、孔隙率高，其作為納米碳肥料增效劑不僅能夠促進(jìn)植物 生長，還能減少肥料施用量。但是該方法制備的氣凝膠并不適用與污水處理。
[0004]中國專利公開號為CN 104741046A公開了一種氧化侶/碳?xì)饽z復(fù)合材料的制備 方法，該發(fā)明在密閉容器中，將水溶性糖類化合物和水溶性高分子溶于水，然后加入侶鹽或 氨氧化侶，在140~300°C反應(yīng)，經(jīng)干燥后在300~1500°C惰性氣氛下干燥得到氧化侶/碳?xì)?凝膠復(fù)合材料。該發(fā)明制得的氧化侶/碳?xì)饽z復(fù)合材料質(zhì)輕、孔隙率高，可用于催化劑載 體、氣敏元件、固體電解隔膜、鋼液測氧探頭材料等。但是該發(fā)明制備的氣凝膠復(fù)合材料很 難應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。
[0005] 中國專利公開號為CN 103880025A公開了一種氧化娃氣凝膠小球的常壓制備方 法，該發(fā)明制備的氧化娃氣凝膠小球直徑為3mm~9mm，堆密度為0.142g/cm 3~0.149g/cm3，比 表面為419.475m^g~539.627mVg。該氧化娃氣凝膠小球吸附速率快、吸附容量大、使用方 便，可用于污水處理和空氣的凈化，且該制備工藝穩(wěn)定，氧化娃氣凝膠小球成本低廉，可為 大規(guī)模生產(chǎn)隔熱材料、工業(yè)催化劑和色譜柱填充材料提供了切實可行的原料來源;但是該 發(fā)明制備的氣凝膠小球孔徑太小，在污水處理領(lǐng)域應(yīng)用范圍受限。
[0006] 伴隨我國經(jīng)濟(jì)和工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，環(huán)境問題越來越受到重視，污水處理材料 已經(jīng)成為污水處理技術(shù)中的重要組成部分，同時受到各個領(lǐng)域關(guān)注，而氣凝膠作為新材料， 具有比表面積大、吸附效率好的特點。然而目前用于污水處理的氣凝膠材料的種類較少，大 大限制了污水處理材料的選擇，因此，開發(fā)一種適用于污水處理的具有對廢水中重金屬離 子吸附效率好，吸附量大，力學(xué)性能優(yōu)異的氣凝膠材料，對豐富污水處理材料，促進(jìn)污水處 理的發(fā)展具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明目的：為了豐富污水處理材料的種類，本發(fā)明提供一種用于污水處理的高 吸附復(fù)合材料，其吸附量大，吸附效率好，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，生產(chǎn)成本低廉，應(yīng)用范圍廣闊，為 污水處理材料提供更多的選擇。
[0008] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案：為了解決上述問題，提供了一種用于污水處理的高吸附 復(fù)合材料，由包含沸石和腐殖酸的W下原料W重量份為單位組成： 沸石 30-40 間苯二酪 25-35 慷醒 10-15 腐殖酸 1.0-3.0 乙二胺 0.6-1.2 進(jìn)一步地，所述沸石為斜發(fā)沸石、絲光沸石、菱沸石、方沸石、片沸石、巧十字沸石、巧鐘 十字沸石、輝沸石、濁沸石、鋼沸石中的一種或多種。
[0009] 進(jìn)一步地，所述腐殖酸為在溫度為280°C脫水后，經(jīng)由2mol/L的氯化巧浸泡改性 12〇111；[]1，再在溫度為75°(：下干燥制得。
[0010] 上述用于污水處理的高吸附復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟： (1) 將重量份為30-40的沸石，經(jīng)由回轉(zhuǎn)害般燒30-90min，般燒溫度為350-650°C，回轉(zhuǎn) 害轉(zhuǎn)速為5-lOrpm;然后將沸石冷卻至室溫； (2) 將重量份為25-35的間苯二酪，重量份為10-15的慷醒，重量份為1.0-3.0的腐殖酸， 和重量份為0.6-1.2的乙二胺加入到去離子水中，在加熱溫度為65°C下進(jìn)行攬拌混合，攬拌 轉(zhuǎn)速1000-120化pm，攬拌時間3-5分鐘； (3) 將步驟(1)得到的沸石加入步驟(2)的混合液中，加入過程中進(jìn)行超聲混合，操作溫 度65 °C，混合時間15-30min; (4) 將步驟(3)得到的混合液在-15°C下進(jìn)行冷凍凝膠； (5) 將步驟(4)得到的凝膠在溫度25°C下，用異丙醇進(jìn)行溶劑交換； (6) 將步驟巧)得到的凝膠在常壓下干燥，干燥溫度為45°C，制得用于污水處理的高吸 附復(fù)合材料。
[0011] 本發(fā)明的原理:氣凝膠的=維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)孔桐較小，毛細(xì)管作用明顯，在應(yīng)用過程中 氣液界面張力容易使孔桐結(jié)構(gòu)巧塌，干燥之后收縮明顯;沸石是一種含水的巧、鋼W及領(lǐng)、 鐘的侶娃酸鹽礦物，其獨特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由娃氧四面體和替代的侶氧四面體為基本結(jié)構(gòu)單 元，而娃氧四面體和侶氧四面體再逐級組成單元環(huán)、雙元環(huán)、多元環(huán)、籠構(gòu)成主要為=維空 間架狀構(gòu)造的結(jié)晶多面體，在沸石晶體內(nèi)部存在著大量的排列有序、大小均勻、彼此貫通并 與外界相連的孔穴和孔道;利用沸石孔徑大、孔隙率高和結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的特點，W沸石為載體， 結(jié)合氣凝膠=維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的吸附量大、吸附效率高的有點，克服了氣凝膠結(jié)構(gòu)易塌陷、孔徑 小的缺點，制備出吸附量大，吸附效率好，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的污水處理復(fù)合材料;另外通過改 性后腐殖酸對重金屬離子具備很強(qiáng)的絡(luò)合能力，增強(qiáng)復(fù)合材料對重金屬離子的吸附能力， 同時在制備過程中，通過冷凍凝膠處理，穩(wěn)固氣凝膠的結(jié)構(gòu)，提高了制得的用于污水處理的 高吸附復(fù)合材料吸附分離能力，降低了生產(chǎn)成本。
[0012] 本發(fā)明突出特點和有益效果在于： (1)本發(fā)明的用于污水處理的高吸附復(fù)合材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，克服了氣凝膠易塌陷的缺點； (2) 本發(fā)明的用于污水處理的高吸附復(fù)合材料對污水中重金屬離子吸附效率好，吸附 量大； (3) 本發(fā)明用于污水處理的高吸附復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，安全環(huán)保，具 有較高的市場應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0013] 下面根據(jù)具體實施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明，W下所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實 施方式，在相同原理下，可W做出部分改進(jìn)，運些改進(jìn)也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)： 實施例1: 一種用于污水處理的復(fù)合材料： (1) 將重量份為30的沸石，經(jīng)由回轉(zhuǎn)害般燒90min，般燒溫度為350°C，回轉(zhuǎn)害轉(zhuǎn)速為 5巧m;然后將沸石冷卻至室溫； (2) 將重量份為25的間苯二酪，重量份為10的慷醒，重量份為1.0的腐殖酸，和重量份 為0.6的乙二胺