多功能聚硅酸盐絮凝剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及多功能聚硅酸盐絮凝剂及其制备方法和应用，其中多功能聚硅酸盐絮凝剂包括以下质量百分比的组成成分：改性聚硅酸盐40～60wt％；磁性四氧化三铁纳米粒子5～25wt％；介孔二氧化钛15～35wt％。本发明专利技术的絮凝剂提高了聚硅酸盐的稳定性，同时提高了絮凝剂对处理废水的能力，除废能力可达95％以上，并能够通过磁性分离沉降物，避免二次污染，在生活污水、喷涂废水、造纸废水和印染废水等方面处理效果十分显著。

Multifunctional silicate flocculant and its preparation and Application

The invention relates to a multi-functional polysilicate flocculant and its preparation method and application, in which the multi-functional polysilicate flocculant includes the components of the following mass percentage: modified polysilicate 40 ~ 60wt%; magnetic iron oxide nanoparticles 5 ~ 25wt%; mesoporous titanium dioxide 15 to 35wt%. The flocculant of the invention improves the stability of the polysilicate, improves the ability of the flocculant to treat the wastewater, and the removal capacity can be over 95%, and can avoid two pollution through magnetic separation of the settlement, and the treatment effect is very significant in the aspects of domestic sewage, spraying wastewater, papermaking wastewater and printing and dyeing waste water.

【技术实现步骤摘要】
多功能聚硅酸盐絮凝剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及无机高分子领域，特别涉及多功能聚硅酸盐絮凝剂及其制备方法和应用。
技术介绍
现代经济工业快速的发展，生活污水与工业废水也与日俱增，随着人们对于环境污染的重视程度越来越高，对于工业废水与生活污水处理的关注度也水涨船高。为了保证水资源的可持续利用，在解决水污染问题中絮凝沉淀法使用最为广泛。聚硅酸其结构中带有大量的羟基，可形成氢键，增强其吸附能力，并且其结构可以形成网状、空间网状等结构，大大加强了其网捕能力，形成较大的絮凝体，加速沉降，完成固液分离。但是聚硅酸不够稳定，且聚合度不够时的性能也较差，所以导致其无法被广泛投入使用。从上世纪90年代起，随着国内学者的不断研究发现了一种新型的聚硅酸絮凝剂，不仅大大延长了聚硅酸的保存时间，同时也提高了它的聚合度等等，将其用于在处理水时，提高了其除浊性能，而且絮凝剂的使用剂量也大大降低了。经过研究发现，这些优化得益于少量的金属离子，从而反应得到了聚硅酸盐絮凝剂。其性能明显高于单一使用聚硅酸，从而受到了研究者的重视。优异的性能是因为金属离子具有电中和性能，同时聚硅酸也具有较强的吸附絮凝性能，在两者共同作用下得到了效果优良的产品。研究者们经过多次的研究表征，发现聚硅酸盐絮凝剂与聚硅酸絮凝剂相比，其絮凝脱稳性能更加优异。而且在最近的学者们研究还发现，不仅是金属离子对其有优化作用，而且当有硼离子加入时也会提高絮凝剂的性能。由于聚硅酸类絮凝剂有着无法比拟的优势，这也使其在无机高分子絮凝剂中有有着不容忽视的地位，但絮凝剂是否带来二次污染时至目前依然存疑，絮凝下来的污染物如何从水体分离也没有有效地方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决以上问题的至少一个，本专利技术提供多功能聚硅酸盐絮凝剂及其制备方法和应用。根据本专利技术的一个方面，提供一种多功能聚硅酸盐絮凝剂，包括以下成份：改性聚硅酸盐复合磁性四氧化三铁纳米粒子和介孔二氧化钛。其中，多功能聚硅酸盐絮凝剂中各成分的百分含量为：改性聚硅酸盐40～60wt％磁性四氧化三铁纳米粒子5～25wt％介孔二氧化钛15～35wt％其中，介孔二氧化钛的粒径为2-10nm。根据本专利技术的另一个方面，提供一种该多功能聚硅酸盐絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：制备改性聚硅酸盐固体粉末。将磁性载体和介孔二氧化钛与改性聚硅酸盐固体粉末按一定比例在研钵里充分研磨，即可得到所述多功能聚硅酸盐絮凝剂。其中，磁性载体为四氧化三铁和γ-三氧化二铁中的至少一种。其中，制备改性聚硅酸盐固体粉末的步骤为：将特定硅酸盐溶液滴入硫酸溶液，至混合溶液的PH值为4时，停止滴加。反应3h后，在滴入硅酸钠溶液的混合溶液中继续滴加浓硫酸溶液，直至溶液的PH值为2，停止滴加。向滴加浓硫酸溶液后的混合溶液中加入混合金属盐。再反应3h后，加热蒸发加入混合金属盐的混合溶液，得到改性聚硅酸盐固体粉末。其中，混合金属盐为硫酸钾、硫酸锌、三氯化铁、四硼酸钠和氯化镁中的至少两种。其中，特定聚硅酸盐为硅酸钠、钠水玻璃、硅酸钾和钾水玻璃中的至少一种。根据本专利技术的第三方面，提供一种该多功能聚硅酸盐絮凝剂在催化降解有机物中的作用。磁性载体，介孔二氧化钛与聚硅酸盐絮凝剂通过混合改变聚硅酸盐絮凝剂的晶体形貌，形成一种多孔形貌的多功能聚硅酸盐絮凝剂。这种多孔形貌增大了絮凝剂与胶体颗粒接触面积，从而提高聚硅酸盐絮凝剂的絮凝效果。这种多孔结构也增大了介孔二氧化钛与有机物的接触时间，也大大提高了有机物降解速率。磁性载体被包覆在这多孔絮凝剂中，这充分提高了可磁性回收率。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术可磁性回收的多功能聚硅酸盐絮凝剂，提高了聚硅酸盐的稳定性，同时提高了絮凝剂对处理废水的能力，并可通过磁性分离沉降物，避免了二次污染，应用范围广，生活污水、喷涂废水、造纸废水、印染废水等方面处理效果十分显著。2、本专利技术可磁性回收的多功能聚硅酸盐絮凝剂的制备方法，一方面改善了聚硅盐的稳定性，另一方面提高了聚硅酸盐处理废水的能力。3、本专利技术可磁性回收的多功能聚硅酸盐絮凝剂的制备方法工艺简单、成本低、效果显著。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了根据本专利技术实施方式的多功能聚硅酸盐絮凝剂的傅立叶红外谱图；图2示出了根据本专利技术实施方式的多功能聚硅酸盐絮凝剂的X射线衍射谱图；图3示出了根据本专利技术实施方式的多功能聚硅酸盐絮凝剂的扫描电子显微镜图；图4示出了根据本专利技术实施方式的多功能聚硅酸盐絮凝剂的磁性回收示意图；图5示出了根据本专利技术实施方式的多功能聚硅酸盐絮凝剂的对于墨水的处理效果示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例1聚硅酸盐复合絮凝剂X1包括以下成份：改性聚硅酸盐50wt％；磁性四氧化三铁纳米粒子25wt％；介孔二氧化钛25wt％。其中，聚硅酸盐复合絮凝剂X1的傅立叶红外谱图如图1所示，聚硅酸盐复合絮凝剂X1的X射线衍射谱图如图2所示，聚硅酸盐复合絮凝剂X1的扫描电子显微镜图如图3所示，多功能聚硅酸盐絮凝剂X1的磁性回收示意图如图4所示，多功能聚硅酸盐絮凝剂X1对于墨水的处理效果示意图如图5所示。使用200ppm聚硅酸盐复合絮凝剂X1对200ml的污水进行处理，其处理效果显著，除浊效果达到95％以上，具体如表1所示。聚硅酸盐复合絮凝剂对地表污水的降解有机物COD效果较为显著，具体数据在表2中体现。表1：聚硅酸盐复合絮凝剂X1的除浊能力检测表表2：聚硅酸盐复合絮凝剂X1的COD降解能力检测表其中，表2的数据通过高锰酸钾滴定法测量得到。对比例1使用与聚硅酸盐复合絮凝剂X1中含量相同的磁性四氧化三铁纳米粒子，使用其对污水进行处理，处理效果不显著，具体数据如表3所示。表3：磁性四氧化三铁离子的除浊能力检测表对比例2使用与聚硅酸盐复合絮凝剂X1中含量相同的介孔二氧化钛，使用其对污水进行处理，处理效果不显著，具体数据如表4所示。表4：介孔二氧化钛的除浊能力检测表对比例3使用与聚硅酸盐复合絮凝剂X1中含量相同的改性聚硅酸盐，使用其对污水进行处理，处理效果一般，具体数据如表5所示。表5：改性聚硅酸盐的除浊能力检测表对比例4絮凝剂Y1由与聚硅酸盐复合絮凝剂X1含量相等的改性聚硅酸盐和磁性载体组成，使用其对200ml的污水进行处理，其处理效果较好，除浊效果达到90％左右，具体如表6所示。表6对比例5絮凝剂Y3由与聚硅酸盐复合絮凝剂X1含量相等的改性聚硅酸盐和介孔二氧化钛组成，使用其对200ml的污水进行处理，其处理效果较好，除浊效果具体如表7所示。表7以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应以所述权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多功能聚硅酸盐絮凝剂，其特征在于，包括以下成份：改性聚硅酸盐复合磁性四氧化三铁纳米粒子和介孔二氧化钛。

【技术特征摘要】
1.多功能聚硅酸盐絮凝剂，其特征在于，包括以下成份：改性聚硅酸盐复合磁性四氧化三铁纳米粒子和介孔二氧化钛。2.如权利要求1所述多功能聚硅酸盐絮凝剂，其特征在于，所述多功能聚硅酸盐絮凝剂中各成分的百分含量为：改性聚硅酸盐40～60wt％磁性四氧化三铁纳米粒子5～25wt％介孔二氧化钛15～35wt％3.如权利要求1所述的多功能聚硅酸盐絮凝剂，其特征在于，所述介孔二氧化钛的粒径为2-10nm。4.如权利要求1～3任一所述的多功能聚硅酸盐絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备改性聚硅酸盐固体粉末；将磁性载体和介孔二氧化钛与改性聚硅酸盐固体粉末按一定比例在研钵里充分研磨，即可得到所述多功能聚硅酸盐絮凝剂。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述磁性载体为四氧化三铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐娜，肖杨杨，王小聪，张洪锋，吴夏芊，李娟，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津,12