一种阳离子改性飞灰吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阳离子聚合物改性飞灰吸附剂及其制备方法，其特征在于按如下步骤制备而得：在质量浓度为90%的醇溶液中，边缓慢滴加氨基硅烷偶联剂，边用醋酸调pH=3‑4，滴加完成后，继续搅拌至溶液透明，得质量分数为0.1%‑3%的氨基硅烷偶联剂溶液备用；称取上述制备的氨基硅烷偶联剂溶液，加入飞灰，室温搅拌30‑60分钟后，过滤，滤饼在50‑60℃干燥1‑3小时后，再在120℃恒温干燥反应1‑2小时，降温，得氨基硅烷偶联剂改性飞灰备用；将制备的氨基硅烷偶联剂改性飞灰与碱性的端基为环氧基团的聚环氧氯丙烷‑二甲胺阳离子聚合物溶液混合均匀后，于50‑60℃下干燥，至恒重，取出物料，粉碎，得阳离子聚合物改性飞灰吸附剂。吸附脱色实验证明，与飞灰相比，该阳离子聚合物改性飞灰吸附剂对有机染料的吸附脱色能力明显提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种吸附材料，特别是涉及一种用于印染废水的阳离子改性飞灰吸附剂及其制备方法。
技术介绍
全世界有机染料的年产量高达70余万吨，其中大约12％的染料在生产与应用过程中以有色废水的方式被排放。由于染料废水组分复杂、色度深、以及COD和BOD值相对较高，直接排放必然会给环境造成严重污染，因此在排放前需要进行废水处理。常用染料废水也处理方法主要包括絮凝法、氧化法、生物法、吸附法等,其中絮凝法产生的污泥量大且脱水困难，污泥处理运行成本高，且容易造成二次污染；氧化法能耗较大，COD去除率较低；生物法对染料废水的pH、温度等条件有一定的要求，难以适应废水水质波动大、染料种类多、毒性高的特点；吸附法具有明显的设备投资与占地面积相对较少，操作简单和脱色效果优异的特点。在吸附法中，常用的吸附剂主要是活性炭和离子交换树脂。活性炭作为一种优良的吸附剂早已广泛应用于水处理中，至今仍然是有色染料废水的最好吸附剂，然而由于价格昂贵，因此一般只应用于浓度较低的染料废水处理；离子交换树脂对染料分子具有较强的吸附能力，但由于再生困难而导致废水处理成本较高，因而也限制了其在染料废水处理中的应用，因此研制开发一种吸附性能优异、价格低廉的吸附剂一直是印染废水处理研究领域的热点课题。飞灰又称粉煤灰,是燃煤电厂粉煤燃烧排放的废弃物，其主要化学成分为硅、铝、铁的氧化物以及一定量的钙、镁、硫氧化物，其中氧化硅、氧化铝、氧化铁总质量约占飞灰总质量的85％。飞灰是一种多孔性松散固体集合物，孔隙率一般为60%-75%，具有大量的微孔结构和较大的比表面积，而且来源广泛，价格低廉，吸附能力强，因此在废水处理时可用作吸附剂和絮凝剂使用。然而飞灰自身对印染废水中的染料吸附能力较弱，其吸附脱色能力难以满足印染废水对吸附剂性能的实际需要。本专利技术的目的就是针对飞灰价廉易得，具有良好吸附性能的特点，开发一种对染料与印染废水中染料具有较强吸附脱色能力、且能满足固定床需要的阳离子改性飞灰吸附剂及其制备方法。该阳离子改性飞灰吸附剂除可以大幅提升飞灰对印染废水中染料吸附能力外，还可以克服现有阳离子改性飞灰吸附剂存在的阳离子聚合物与飞灰结合不牢，在脱色过程中阳离子聚合物易于从飞灰脱离的缺点，并且在运行成本上明显低于强碱性阴离子交换树脂。
技术实现思路
一种阳离子改性飞灰吸附剂的制备方法，其特征在于按如下步骤实施：在质量百分浓度为90%的醇溶液中，边缓慢滴加氨基硅烷偶联剂，边用醋酸调pH=3-4，滴完后，继续搅拌至溶液透明，得质量分数为0.1%-3%的氨基硅烷偶联剂溶液备用；称取上述制备的氨基硅烷偶联剂溶液，加入飞灰，室温搅拌30-60分钟后，过滤，滤饼在50-60℃干燥1-3小时后，再在120℃恒温干燥反应1-2小时，降温，得氨基硅烷偶联剂改性飞灰备用；将制备的氨基硅烷偶联剂改性飞灰与聚环氧氯丙烷-二甲胺阳离子聚合物溶液混合均匀后，再在50-60℃下干燥至恒重，取出物料，粉碎，得阳离子改性飞灰吸附剂；上述所述的醇水溶液为甲醇溶液，或乙醇溶液；上述所述的硅烷偶联剂为3-氨基丙烷三乙氧基硅烷，或3-氨基丙烷三甲氧基硅烷，或3-氨基丙烷-甲基二乙氧基硅烷；上述所述的飞灰，其SiO2、Al2O3和Fe2O3质量之和高于飞灰总质量的80％，孔隙率高于60%，目数≥80目；上述所述的聚环氧氯丙烷-二甲胺阳离子聚合物溶液，其阳离子聚合物分子端基为环氧基团，溶液pH值大于9。下面通过具体实例进一步说明本专利技术。具体实施方式实施例1聚环氧氯丙烷-二甲胺阳离子聚合物溶液的制备：按文献（黄新照等，阳离子聚合物的制备与应用性能，化学工业与工程，2009,26(2),p114-118）合成制备聚环氧氯丙烷-二甲胺阳离子聚合物溶液，其中单体环氧氯丙烷与单体二甲胺的摩尔比为1.5:1，交联剂二乙烯三胺用量占单体环氧氯丙烷和二甲胺总质量的2%。所制备的聚环氧氯丙烷-二甲胺阳离子聚合物溶液，固含量为33.33％，外观为淡黄色液体，粘度为300-500mPa·s，pH为4-5。实施例2硅烷偶联剂改性飞灰的制备：称取190克质量浓度为90%的乙醇，用醋酸调pH=3-3.5，在pH=3-3.5下缓慢滴加2克硅烷偶联剂3-氨基丙烷三乙氧基硅烷，滴完后，继续搅拌30-60分钟至溶液透明，补加质量浓度为90%的乙醇，至总量200克，得质量分数为1%的氨基硅烷偶联剂溶液备用；称取上述制备的氨基硅烷偶联剂溶液100克放入250ml烧杯中，再加入40克飞灰，室温搅拌30分钟后，过滤，滤饼在50℃真空干燥2小时后，再于120℃常压恒温干燥反应1小时，降温，得硅烷偶联剂改性飞灰。实施例3阳离子改性飞灰吸附剂A的制备：称取40g实施例1制备的聚环氧氯丙烷-二甲胺阳离子聚合物溶液（固含量为33.33%）与260g水混合，再加入10g氢氧化钠，搅拌混合均匀后。再边搅拌边加入190g飞灰，搅拌均匀后，放入真空干燥箱中，于50℃减压干燥，至恒重，粉碎，得阳离子改性飞灰吸附剂A。实施例4阳离子改性飞灰吸附剂B的制备：同实施例3，只是将190g飞灰改为实施例2制备的硅烷偶联剂改性飞灰，得阳离子改性飞灰吸附剂B。实施例5柱色谱吸附脱色实验：分别以20g飞灰、20g阳离子改性飞灰吸附剂A和20g阳离子改性飞灰吸附剂B为吸附剂，采用干法装柱，制备直径为20mm的层析色谱柱，在室温下对模拟染料废水（500mg/L）进行柱层析，记录无色层析液体积，结果如表1所示。表1吸附剂吸附脱色性能表1的数据表明，采用飞灰制备的阳离子改性飞灰吸附剂A吸附脱色性能远远高于原飞灰，而采用氨基硅烷偶联剂改性飞灰制备的阳离子改性飞灰吸附剂B的吸附脱色性能进一步增强。当然，上述说明并非是对本专利技术的限制，本专利技术也并不限于上述举例，本
的普通技术人员，在本专利技术的实质范围内，做出的变化、添加或替换，都应属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳离子聚合物改性飞灰吸附剂的制备方法，其特征在于按如下步骤实施：在质量浓度为90%的醇水溶液中，边缓慢滴加氨基硅烷偶联剂，边用醋酸调pH=3‑4，滴加完成后，继续搅拌至溶液透明，得质量分数为0.1%‑3%的氨基硅烷偶联剂溶液备用；称取上述制备的氨基硅烷偶联剂溶液，加入飞灰，室温搅拌30‑60分钟后，过滤，滤饼在50‑60℃干燥1‑3小时后，再于120℃恒温干燥反应1‑2小时，降温，得氨基硅烷偶联剂改性飞灰备用；将制备的氨基硅烷偶联剂改性飞灰与聚环氧氯丙烷‑二甲胺阳离子聚合物溶液混合均匀后，于50‑60℃下干燥，至恒重，取出物料，粉碎，得阳离子改性飞灰吸附剂；上述所述的醇水溶液为甲醇溶液，或乙醇溶液；上述所述的硅烷偶联剂为3‑氨基丙烷三乙氧基硅烷，或3‑氨基丙烷三甲氧基硅烷，或3‑氨基丙烷‑甲基二乙氧基硅烷；上述所述的飞灰，其SiO2、Al2O3和Fe2O3质量之和高于飞灰总质量的80％，孔隙率高于60%，目数≥80目；上述所述的聚环氧氯丙烷‑二甲胺阳离子聚合物溶液，其阳离子聚合物分子端基为环氧基团，溶液pH值大于9。

【技术特征摘要】
1.一种阳离子聚合物改性飞灰吸附剂的制备方法，其特征在于按如下步骤实施：在质量浓度为90%的醇水溶液中，边缓慢滴加氨基硅烷偶联剂，边用醋酸调pH=3-4，滴加完成后，继续搅拌至溶液透明，得质量分数为0.1%-3%的氨基硅烷偶联剂溶液备用；称取上述制备的氨基硅烷偶联剂溶液，加入飞灰，室温搅拌30-60分钟后，过滤，滤饼在50-60℃干燥1-3小时后，再于120℃恒温干燥反应1-2小时，降温，得氨基硅烷偶联剂改性飞灰备用；将制备的氨基硅烷偶联剂改性飞灰与聚环氧氯丙烷-二甲胺阳离子聚合物溶液混合均匀后，于50-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，刘馨，杜辉，陈照军，孙德帅，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东;37