一种污水处理用生物基复合吸附材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种污水处理用生物基复合吸附材料的制备方法，向柠檬酸改性β‑环糊精中加入去离子水，再加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基琥珀酰亚胺，搅拌活化后，加入到壳聚糖溶液中，再加入海藻酸钙交联凹凸棒土‑沸石微球、改性活性炭，快速搅拌，倒入模具，静止过夜，凝胶后用去离子水反复浸泡，于低温冷冻，再冷冻干燥，制得生物基复合吸附材料。将凹凸棒土进行有机改性，使用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵进行有机改性，有机改性使用的表面活性剂接枝到凹凸棒土的表面，改善其疏水性；有机改性凹凸棒土对污水中重金属离子的去除效果好。

Preparation of a Bio-based Composite Adsorbent for Sewage Treatment

The invention discloses a preparation method of bio-based composite adsorbing material for sewage treatment, which adds deionized water to citric acid modified beta cyclodextrin, 1 (3 dimethylaminopropyl)3 ethylcarbodiimide hydrochloride and N hydroxy succinimide, stirs and activates them, adds them to chitosan solution, and then adds calcium alginate crosslinked attapulgite zeolite microspheres and zeolites. The modified activated carbon was quickly stirred, poured into the mold, remained overnight, the gel was then repeatedly soaked with deionized water, frozen at low temperature, and then freeze-dried, and the bio based composite adsorption material was prepared. Attapulgite was modified by organic agent, cetyltrimethylammonium bromide was used to modify it. Surfactant used in organic modification was grafted onto the surface of attapulgite to improve its hydrophobicity. Organic modified attapulgite had good removal effect of heavy metal ions in sewage.

【技术实现步骤摘要】
一种污水处理用生物基复合吸附材料的制备方法
本专利技术属于污水处理领域，具体涉及一种污水处理用生物基复合吸附材料的制备方法。
技术介绍
随着近代产业不断发展，人民生活水平不断提高，水污染问题日益严重。研究污水中污染物发现，重金属离子污染不同于有机污染物，它不可生物降解，可在生物体中沉积。开发能够有效去除污水中重金属离子的新技术、探究其去除机理的研究十分必要。污水处理厂每天会产生大量的污泥，其中有机质、氮、磷的含量均远远高于西北地区土壤中相应的成分含量，有着极好的农业肥料应用前景，目前最大的限制因素是污泥中重金属超标问题。凹凸棒土是一种产量丰富的吸附材料。磺胺类抗生素由于具有价格低廉、治疗效果明显、抗菌谱广泛等优点，常被用于人类和动物的医疗，这些磺胺类药物大部分会以原药或代谢物的形式经动物粪便和尿液排出并进入环境，且在水环境中性质较为稳定，容易长期残留，在土壤、地表水、地下水甚至饮用水中均有较高检出率。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种污水处理用生物基复合吸附材料的制备方法，依照该方法制作的生物基复合吸附材料对污水中重金属离子、磺胺类抗生素的去除率高，能达到污水排放的标准。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种污水处理用生物基复合吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）凹凸棒土的有机改性：向5-10份凹凸棒土中按质量比1:20加入十六烷基三甲基溴化铵混合，再加入90-100份无水乙醇，超声振荡1-2h，离心、洗涤至无溴离子，放入100-110℃烘箱中烘干，研磨过200目筛，制得有机改性凹凸棒土；（2）海藻酸钙交联凹凸棒土-沸石微球的制备：向15-20份预处理沸石粉中1:10加入海藻酸钠溶液，再加入（1）中所得有机改性凹凸棒土，在35-45℃水浴搅拌器中混合搅拌1-2h，滴加氯化钙溶液，继续搅拌8-10h后，取出，制得海藻酸钙交联凹凸棒土-沸石微球；（3）活性炭的改性处理：向10-15份前处理活性炭中按固液比1:10加入氯化铁溶液，充分混匀浸泡，在24-26℃水浴中振荡20-25h后，过滤分离，用去离子水清洗5-6次，在100-110℃烘箱中干燥6-8h，研磨过100目筛，制得改性活性炭；（4）生物基复合吸附材料的制备：向1-2份柠檬酸改性β-环糊精中1:25加入去离子水，再加入2-3份1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和1-2份N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌活化30-40min后，加入到210-213份壳聚糖溶液中，再加入(2)、(3)中所得物料，快速搅拌5-10min，倒入模具，静止过夜，凝胶后用去离子水反复浸泡，于-80℃低温冷冻20-25min，再冷冻干燥，制得生物基复合吸附材料。进一步的，步骤（2）中对沸石进行预处理：将沸石用去离子水清洗后，加入1mol/L的盐酸中，水浴搅拌1-2h，取出冲洗，在550-560℃马弗炉中加热1-2h，取出，研磨过200目筛，得到预处理沸石粉。进一步的，步骤（2）中海藻酸钠溶液的浓度为1-2%，氯化钙溶液的浓度为0.1-0.2mol/L。进一步的，步骤（3）中活性炭前处理：将活性炭研磨至粉末状，过100目筛，用自来水浸泡20-24h，用去离子水清洗5-6次，放入100-110℃烘箱中干燥6-8h；氯化铁溶液的浓度为0.5-0.6mol/L。进一步的，步骤（4）中柠檬酸改性β-环糊精：向1.2-1.3份柠檬酸、0.2-0.3份次亚磷酸钠中加入1.2-1.5份去离子水，搅拌溶解，加入1.1-1.2份β-环糊精，升温至80-85℃溶解，在100-105℃干燥箱中预烘50-60min，再加热至120-125℃焙烘4-5h后，加入3-5份去离子水溶解，滴加到无水乙醇中，沉淀用无水乙醇洗涤5-6次，在60-65℃下干燥至恒重，得到柠檬酸改性β-环糊精；壳聚糖溶液的浓度为2-4%。本专利技术相比现有技术具有以下优点：（1）将凹凸棒土进行有机改性，使用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵进行有机改性，有机改性使用的表面活性剂接枝到凹凸棒土的表面，改善其疏水性；有机改性凹凸棒土对污水中重金属离子的去除效果好。（2）通过将海藻酸钠与沸石、有机改性凹凸棒土的混合溶液滴加到氯化钙溶液中，发生凝胶反应制备出了一种重金属吸附微球—海藻酸钙交联凹凸棒土-沸石微球；海藻酸钙中有大量负电荷的羧酸根离子能与Pb2+和Cd2+结合，生成藻酸的重金属盐沉淀被储存在囊腔内与沸石活性点相互独立，削弱铅镉的相互抑制性，增大在两种重金属共存时海藻酸钙交联沸石微球的吸附饱和容量。（3）利用Fe3+改性活性炭，改性活性炭表面孔穴、孔结构增多，改性活性炭比表面积、总孔容积、中孔容积和微孔容积均有明显增加，改性活性炭表面含氧官能团增多；改性活性炭对磺胺类抗生素的吸附以化学吸附为主。（4）以壳聚糖、改性活性炭、海藻酸钙交联凹凸棒土-沸石微球为主要原料，柠檬酸改性β-环糊精为交联剂，制备了一种生物基复合吸附材料，具有一定孔隙结构，洗脱后循环使用多次，饱和吸附量几乎不下降。具体实施方式实施例1一种污水处理用生物基复合吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）凹凸棒土的有机改性：向5份凹凸棒土中按质量比1:20加入十六烷基三甲基溴化铵混合，再加入90份无水乙醇，超声振荡1h，离心、洗涤至无溴离子，放入100-110℃烘箱中烘干，研磨过200目筛，制得有机改性凹凸棒土；（2）海藻酸钙交联凹凸棒土-沸石微球的制备：向15份预处理沸石粉中1:10加入海藻酸钠溶液，再加入（1）中所得有机改性凹凸棒土，在35-45℃水浴搅拌器中混合搅拌1h，滴加氯化钙溶液，继续搅拌8h后，取出，制得海藻酸钙交联凹凸棒土-沸石微球；（3）活性炭的改性处理：向10份前处理活性炭中按固液比1:10加入氯化铁溶液，充分混匀浸泡，在24-26℃水浴中振荡20h后，过滤分离，用去离子水清洗5次，在100-110℃烘箱中干燥6h，研磨过100目筛，制得改性活性炭；（4）生物基复合吸附材料的制备：向1份柠檬酸改性β-环糊精中1:25加入去离子水，再加入2份1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和1份N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌活化30min后，加入到210份壳聚糖溶液中，再加入(2)、(3)中所得物料，快速搅拌5min，倒入模具，静止过夜，凝胶后用去离子水反复浸泡，于-80℃低温冷冻20min，再冷冻干燥，制得生物基复合吸附材料。进一步的，步骤（2）中对沸石进行预处理：将沸石用去离子水清洗后，加入1mol/L的盐酸中，水浴搅拌1h，取出冲洗，在550-560℃马弗炉中加热1h，取出，研磨过200目筛，得到预处理沸石粉。进一步的，步骤（2）中海藻酸钠溶液的浓度为1%，氯化钙溶液的浓度为0.1mol/L。进一步的，步骤（3）中活性炭前处理：将活性炭研磨至粉末状，过100目筛，用自来水浸泡20h，用去离子水清洗5次，放入100-110℃烘箱中干燥6h；氯化铁溶液的浓度为0.5-0.6mol/L。进一步的，步骤（4）中柠檬酸改性β-环糊精：向1.2份柠檬酸、0.2份次亚磷酸钠中加入1.2份去离子水，搅拌溶解，加入1.1份β-环糊精，升温至80-85℃溶解，在100-105℃干燥箱中预烘50min，再加热至120-125℃焙烘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污水处理用生物基复合吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）凹凸棒土的有机改性：向5‑10份凹凸棒土中按质量比1:20加入十六烷基三甲基溴化铵混合，再加入90‑100份无水乙醇，超声振荡1‑2h，离心、洗涤至无溴离子，放入100‑110℃烘箱中烘干，研磨过200目筛，制得有机改性凹凸棒土；（2）海藻酸钙交联凹凸棒土‑沸石微球的制备：向15‑20份预处理沸石粉中1:10加入海藻酸钠溶液，再加入（1）中所得有机改性凹凸棒土，在35‑45℃水浴搅拌器中混合搅拌1‑2h，滴加氯化钙溶液，继续搅拌8‑10h后，取出，制得海藻酸钙交联凹凸棒土‑沸石微球；（3）活性炭的改性处理：向10‑15份前处理活性炭中按固液比1:10加入氯化铁溶液，充分混匀浸泡，在24‑26℃水浴中振荡20‑25h后，过滤分离，用去离子水清洗5‑6次，在100‑110℃烘箱中干燥6‑8h，研磨过100目筛，制得改性活性炭；（4）生物基复合吸附材料的制备：向1‑2份柠檬酸改性β‑环糊精中1:25加入去离子水，再加入2‑3份1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和1‑2份N‑羟基琥珀酰亚胺，搅拌活化30‑40min后，加入到210‑213份壳聚糖溶液中，再加入(2)、(3)中所得物料，快速搅拌5‑10min，倒入模具，静止过夜，凝胶后用去离子水反复浸泡，于‑80℃低温冷冻20‑25min，再冷冻干燥，制得生物基复合吸附材料。...

【技术特征摘要】
1.一种污水处理用生物基复合吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）凹凸棒土的有机改性：向5-10份凹凸棒土中按质量比1:20加入十六烷基三甲基溴化铵混合，再加入90-100份无水乙醇，超声振荡1-2h，离心、洗涤至无溴离子，放入100-110℃烘箱中烘干，研磨过200目筛，制得有机改性凹凸棒土；（2）海藻酸钙交联凹凸棒土-沸石微球的制备：向15-20份预处理沸石粉中1:10加入海藻酸钠溶液，再加入（1）中所得有机改性凹凸棒土，在35-45℃水浴搅拌器中混合搅拌1-2h，滴加氯化钙溶液，继续搅拌8-10h后，取出，制得海藻酸钙交联凹凸棒土-沸石微球；（3）活性炭的改性处理：向10-15份前处理活性炭中按固液比1:10加入氯化铁溶液，充分混匀浸泡，在24-26℃水浴中振荡20-25h后，过滤分离，用去离子水清洗5-6次，在100-110℃烘箱中干燥6-8h，研磨过100目筛，制得改性活性炭；（4）生物基复合吸附材料的制备：向1-2份柠檬酸改性β-环糊精中1:25加入去离子水，再加入2-3份1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和1-2份N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌活化30-40min后，加入到210-213份壳聚糖溶液中，再加入(2)、(3)中所得物料，快速搅拌5-10min，倒入模具，静止过夜，凝胶后用去离子水反复浸泡，于-80℃低温冷冻20-25min，再冷冻干燥，制得生物基复合吸附...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳兵，
申请(专利权)人：安徽实力环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34