一种污水处理制剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及水污染治理技术领域，尤其涉及一种污水处理制剂及其制备方法，所述污水处理制剂是以油酸钠改性四氧化三铁为核心，核心外周围上复合β‑环糊精层的核壳结构，所述四氧化三铁呈多孔网格状结构，所述四氧化三铁的孔隙中填充有改性生物炭。本发明专利技术制备得到的污水处理制剂中的四氧化三铁具有丝瓜络的天然多孔网格结构，能够填充改性生物炭，从而具有较大的比表面积，进而提高吸附能力，体现出较强的吸附性能，可以广泛应用于工业废水、生活污水以及地下水的净化处理中。

Sewage treatment preparation and preparation method thereof

The invention relates to the technical field of water pollution control, in particular to a sewage treatment preparation and a preparation method thereof. The sewage treatment preparation is a core-shell structure with sodium oleate-modified ferric oxide as the core and a compound beta-cyclodextrin layer around the core. The ferric oxide has a porous grid structure and the ferric oxide is a core-shell structure. The pores of iron are filled with modified biochar. The prepared sewage treatment preparation of the present invention has a natural porous mesh structure with loofah-gourd network, and can be filled with modified biochar, thereby having a large specific surface area, thereby improving the adsorption capacity, showing a strong adsorption performance, and can be widely used in industrial wastewater, domestic sewage and groundwater. In the purification process.

【技术实现步骤摘要】
一种污水处理制剂及其制备方法
本专利技术涉及水污染治理
，尤其涉及一种污水处理制剂及其制备方法。
技术介绍
水是生产之基、生态之要、生命之源，水作为宝贵的资源应该对其足够重视，近年来，随着工业、养殖业等产业的快速发展加之污水处理技术的落后和对污水处理意识的不足，导致很多污水肆意排出，造成了严重的环境污染和水资源浪费。现有的污水处理技术按照原理可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法，物理法是通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质，常用的有重力分离法、离心分离法、过滤法等。化学处理法即向污水中投加某种化学物质，利用化学反应来分离、回收污水中的污染物质，常用的有化学沉淀法、混凝法、中和法、氧化还原法等；物理化学法即利用物理化学作用去除废水中的污染物质，主要有吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法等；生物处理法即通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物质转化为稳定、无害的物质，可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。重金属废水是一种具有强毒性、致癌性、致突变性、难降解及易富集等特性的废水，具有毒效性、长期持续性、生物不可降解性等特点，且可通过食物链作用进入人体，并在人体内累积，从而导致各种疾病和机能紊乱，最终对人体健康造成严重危害。随着工业的发展，重金属污染受到广泛重视，重金属进入环境后会在生物链中累积和富集，且不能被生物所降解，可长期潜伏在环境中，并伴随食物链进入人体严重危害生命健康。目前，水中重金属的去除方法主要有化学沉淀法、电浮选法、离子交换法、膜分离法和吸附法。其中的吸附法由于成本低廉、操作简单、处理效率较高、无二次污染等特点而备受关注，尤其是磁性材料四氧化三铁由于其具有易分离和低毒性特点，广泛应用于污水处理中，但是裸露的磁性纳米四氧化三铁由于磁性偶极矩相互吸引容易在水溶液中团聚，降低磁性和吸附容量，还存在吸附性能较低的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种污水处理制剂及其制备方法，制备得到的污水处理制剂中的四氧化三铁具有丝瓜络的天然多孔网格结构，能够填充改性生物炭，从而具有较大的比表面积，进而提高吸附能力，体现出较强的吸附性能，可以广泛应用于工业废水、生活污水以及地下水的净化处理中。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：一种污水处理制剂，所述污水处理制剂是以油酸钠改性四氧化三铁为核心，核心外周围上复合β-环糊精层的核壳结构，所述四氧化三铁呈多孔网格状结构，所述四氧化三铁的孔隙中填充有改性生物炭。多孔网格状结构的四氧化三铁较普通四氧化三铁具有较大的比表面积，能够为改性生物炭的填充提供空间，生物炭具有较强的稳定性、较大的比表面积，以及丰富的多孔结构，且主要由芳香烃和单质碳组成，含有少量微量元素H、S、O、N，因此具备非常强的吸附能力，能够处理污水中的重金属和有机污染物等，填充于四氧化三铁中，进一步增大了污水处理制剂的比表面积，增大了污水处理制剂与污水的接触面积，提供了更多吸附位点，具有较高的吸附性能，有利于提高污水处理效果。油酸钠改性后的四氧化三铁具有良好的超顺磁性，且在四氧化三铁表面吸附有大量油酸根离子，为重金属离子的吸附提供了更多的官能团，而β-环糊精外腔带有大量的活性基团羟基，具有较强的亲水性，有利于在污水中的充分分散，且β-环糊精层对重金属离子也具有较强的吸附作用。进一步，所述四氧化三铁是以丝瓜络为模板，采用水相共沉淀法制得四氧化三铁用以取代丝瓜络中的天然脉络形成。丝瓜络纤维管束中分布着大量的孔洞，呈多孔网格状结构，具有很大的比表面积，作为致孔剂，可以制备出内部结构与丝瓜络一致的四氧化三铁，不仅可以增大四氧化三铁的比表面积，还可以增强其表面活性。进一步，所述改性生物炭是以米糠、花生壳、玉米芯中的一种或两种及以上为原料，经等离子体处理和双氧水改性处理制得。米糠、花生壳、玉米芯都是比较常见的物质，用于制备生物炭，获取成本较低，将其进行等离子体处理，可以改善其表面性能，增强活性；等离子体处理后再用双氧水改性处理能够使生物炭表面的含碳物质被氧化，增加含氧官能团，进而提高对污水中污染物的吸附能力。此外，本专利技术还公开了上述一种污水处理制剂的制备方法，包括以下步骤：四氧化三铁的制备：取预处理后的丝瓜络浸泡于FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O的混合溶液中，通入氮气水浴反应1～1.5h，随后真空干燥，并置于管式炉中煅烧，随炉冷却取出，得到块状四氧化三铁，切成小块保存，备用；改性生物炭的填充：取改性生物炭采用气流式超微粉碎至过1250目筛，得到改性生物炭粉末，将改性生物炭粉末加入去离子水混合，并超声波分散5～8min，得到生物炭悬浮液，随后加入3倍改性生物炭粉质量的四氧化三铁搅拌10h后，继续超声波填充2～5min，真空干燥，得到填充有改性生物炭的四氧化三铁；油酸钠改性：取填充有改性生物炭的四氧化三铁和去离子水按固液比60～100g/L搅拌混合，用盐酸溶液调节pH＝4.0，加热至60～65℃后，加入油酸钠，振荡反应1～2h后，用无水乙醇磁分离洗涤，冷冻干燥得到油酸钠改性四氧化三铁；β-环糊精层的制备：取β-环糊精溶解于15wt％的氢氧化钠水溶液中，加入油酸钠改性四氧化三铁，于15～20℃氮气气氛下搅拌加入环氧氯丙烷，并恒温反应2～3h，再加入含有司班-80的煤油，搅拌反应2～3h，得到的反应产物用乙醇、蒸馏水、丙酮洗涤，真空干燥，得到污水处理制剂。进一步，所述四氧化三铁的制备具体如下：将丝瓜络经预处理后浸泡于含0.2mol/LFeCl2·4H2O和0.125mol/LFeCl3·6H2O的混合溶液中，浸泡15～20h，随后通入氮气水浴反应1～1.5h，于100～120℃真空干燥后，置于管式炉中于500～650℃煅烧2h，随炉冷却取出，得到多孔网格状四氧化三铁。进一步，所述丝瓜络的预处理如下：取天然丝瓜络用水清洗干净，烘干，保留丝瓜络的整体形貌结构，随后置于等离子体反生器中等离子体处理1～2min，所述等离子体处理的工艺参数为氮气流量50～100sccm、压力3～5Pa、功率60～100W。进一步，所述改性生物炭的制备如下：将米糠、花生壳、玉米芯中的一种或两种及以上放入不锈钢热解装置中，通入氮气以排尽空气，密封，随后将热解装置放入450～600℃的管式炉中保温碳化3h，随炉冷却取出，粉碎过筛得到碳化粉，将碳化粉经等离子体处理后，加入质量浓度为35％的双氧水溶液中搅拌混匀，并振荡反应15～20h，去离子水清洗，干燥得到改性生物炭。进一步，所述改性生物炭的制备中，碳化粉的等离子体处理工艺参数为氮气流量60～80sccm、压力3～5Pa、功率120～150W、处理时间2～4min。进一步，所述改性生物炭的填充步骤中，所述超声波分散工艺参数为频率30～35kHz、功率100～150W，所述超声波填充工艺参数为频率20～25kHz、功率150～200W。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术以天然丝瓜络为致孔模板，制备得到多孔网格状结构的四氧化三铁，具有较大的比表面积，为生物炭的填充提供空间，进一步增大污水处理制剂的比表面积，为污水中的重金属离子吸附提供较多的着位点，且本专利技术制备的污水处理制剂为层层包覆的核壳结构，每一层都能够对污水中的污染物进行吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污水处理制剂，其特征在于，所述污水处理制剂是以油酸钠改性四氧化三铁为核心，核心外周围上复合β‑环糊精层的核壳结构，所述四氧化三铁呈多孔网格状结构，所述四氧化三铁的孔隙中填充有改性生物炭。

【技术特征摘要】
1.一种污水处理制剂，其特征在于，所述污水处理制剂是以油酸钠改性四氧化三铁为核心，核心外周围上复合β-环糊精层的核壳结构，所述四氧化三铁呈多孔网格状结构，所述四氧化三铁的孔隙中填充有改性生物炭。2.根据权利要求1所述的一种污水处理制剂，其特征在于，所述四氧化三铁是以丝瓜络为模板，采用水相共沉淀法制得四氧化三铁用以取代丝瓜络中的天然脉络形成的多孔网格状结构。3.根据权利要求2所述的一种污水处理制剂，其特征在于，所述改性生物炭是以米糠、花生壳、玉米芯中的一种或两种及以上为原料，先后经等离子体处理和双氧水改性处理制得。4.根据权利要求3所述的一种污水处理制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：四氧化三铁的制备：取预处理后的丝瓜络浸泡于FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O的混合溶液中，通入氮气水浴反应1～1.5h，随后真空干燥，并置于管式炉中煅烧，随炉冷却取出，得到块状四氧化三铁，切成小块保存，备用；改性生物炭的填充：取改性生物炭采用气流式超微粉碎至过1250目筛，得到改性生物炭粉末，加入去离子水中超声波分散5～8min，得到生物炭悬浮液，随后加入3倍改性生物炭粉质量的四氧化三铁搅拌10h后，继续超声波填充2～5min，真空干燥，得到填充有改性生物炭的四氧化三铁；油酸钠改性：取填充有改性生物炭的四氧化三铁和去离子水按固液比60～100g/L搅拌混合，用盐酸溶液调节pH＝4.0，加热至60～65℃后，加入油酸钠，振荡反应1～2h后，用无水乙醇磁分离洗涤，冷冻干燥得到油酸钠改性四氧化三铁；β-环糊精层的制备：取β-环糊精溶解于15wt％的氢氧化钠水溶液中，加入油酸钠改性四氧化三铁，于15～20℃氮气气氛下搅拌加入环氧氯丙烷，并恒温反应2～3h，再加入含有司班-80的煤油，搅拌反应2～3h，得到的反应产物用乙醇、蒸馏水...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁仕宝，鲍海君，曾辉，李蔚，
申请(专利权)人：浙江财经大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33