一种树脂微球的制备及其在印染废水处理中的应用制造技术

本发明专利技术提供一种树脂微球的制备方法，以8‑羟基喹啉为原料制备5‑氯甲基‑8‑羟基喹啉，之后与N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺得到烷基化单体，再与甲基丙烯酸羟乙酯、阿魏酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯发生交联聚合反应得到树脂微球；本发明专利技术还提供一种利用树脂微球进行印染废水处理的方法，具体包括粗滤、调pH、混凝沉淀、砂滤、氧化降解、重金属吸附、活性炭脱色、再次调pH后排放或回用。本发明专利技术的树脂微球具有三维空间立体网状结构，且自身具有强抗氧化性，应用于印染废水处理中可高效降解有机物，不会造成二次污染，且对重金属离子吸附量大，且易脱吸附循环利用，能更好的应用于工业废水处理。

【技术实现步骤摘要】
一种树脂微球的制备及其在印染废水处理中的应用
本专利技术属于废水处理
，尤其涉及一种树脂微球的制备及其在印染废水处理中的应用。
技术介绍
目前，人类面临着水资源紧缺并且水污染日益严重的问题，因此水处理技术变得越来越重要，尤其是印染废水，每印染加工1吨纺织品就耗水100-200吨，且其中80-90％成为废水，有10％-20％的染料在加工过程中作为废水排出，并且随着染料工业的发展，染料的品种和数量日益增加，大量化纤产品的出现，新的化学浆料、染化料和整理剂的采用大大改变了印染废水的性质，增加了其处理难度，其COD浓度也由原来的数百mg/L上升到2000-3000mg/L，从而使原有的生物处理装置COD去除率从70％下降到50％左右，甚至更低，所以，如何高效处理印染废水成为迫切需要解决的问题。印染废水中含有大量的重金属离子，如铜、铬、铅等金属离子，若直接排放它们可以在自然环境中长期存在，并通过食物链危及人类健康，例如因为重金属汞、镉污染而造成的水俣病、痛痛病等公害事件，而重金属铬在印染加工中用量相对较多，染色工艺中常用重铬酸钾作为氧化剂和媒染剂，且铬作为致突变物质可诱发肺癌和鼻咽癌。所以对于印染废水中重金属离子的高效清除是亟待解决的问题，常用办法是添加吸附剂通过鳌合水中重金属以除去重金属离子，而吸附剂能否鳌合水中重金属取决于吸附剂表面的功能基团能否与重金属结合，传统材料因为本身的比表面积小、活性位点少以及选择性差，从而吸收效率不高，因此，本专利技术制备一种树脂微球可高效吸附重金属离子，且树脂微球制成的类芬顿试剂可有效降解有机污染物。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种树脂微球的制备方法及其在印染废水处理中的应用，以解决COD去除率降低的问题以及废水中重金属离子吸附去除效率低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种树脂微球的制备方法，具体包括以下步骤：1)以8-羟基喹啉为原料与浓盐酸、甲醛溶液反应制备5-氯甲基-8-羟基喹啉；2)将制备的5-氯甲基-8-羟基喹啉溶于乙腈中，加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺及碳酸钾，50-60℃下搅拌反应20h，趁热过滤，滤液中析出的晶体再次过滤并用蒸馏水洗涤，得到烷基化反应产物烘干备用；3)将甲基丙烯酸羟乙酯、阿魏酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯以及去离子水搅拌混溶，然后向其中加入烷基化产物，加热升温至60-70℃，氮气保护下反应20-30min，之后加入过硫酸铵，继续反应15-20h，产物过滤、洗涤后于50℃下真空干燥，即得交联的树脂微球。优选地，步骤1)中所述8-羟基喹啉与甲醛、浓盐酸的质量体积比为1g:3-5mL:5-8mL，反应过程中通入氯化氢气体，控制反应温度为10-20℃；优选地，步骤2)中所述5-氯甲基-8-羟基喹啉、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、碳酸钾的摩尔质量比为3-4:1.2-1.5:1.5-2.0；优选地，步骤3)中所述烷基化产物、甲基丙烯酸羟乙酯、阿魏酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯、过硫酸铵及去离子水的质量比为30-40:10-20:3-5:5-8:0.2-0.5:40-50。一种利用树脂微球进行印染废水处理的方法，具体包括以下步骤：一、初步过滤：将印染废水经过格栅粗过滤，之后调节pH6.0-8.0；二、调节过pH的印染废水通入混凝沉淀池，加入混凝剂及助凝剂，进行初步沉淀脱色，上层清液经过砂滤，砂滤采用石英砂，颗粒粒径为0.8-1.2mm，之后通入降解池；三、向降解池的废水中加入类芬顿试剂，搅拌2-3h，进行氧化处理，树脂微球可过滤回收、循环利用；四、将经过步骤三处理的废水通入吸附池中，吸附池表面通过硅烷偶联剂接枝树脂微球，使用机械搅拌1-1.5h，使印染废水中的重金属离子与树脂微球通过配位作用和静电作用结合以除去，之后废水通入色度调节池；五、色度调节池以活性炭为介质过滤器，废水通过活性炭进行深度脱色处理并再次过滤杂质，之后调节pH为6.5-7.5，然后排放或回用。优选地，步骤二中所述混凝剂、助凝剂分别是工业硫酸铝、泡花碱；所述混凝剂、助凝剂的投加量分别为70mg/L、20mg/L，且投加时需先分别配置成质量分数20％、0.4％的溶液再投入废水中；优选地，步骤三中所述类芬顿试剂为吸附Fe2+的树脂微球与双氧水的组合物，所述吸附Fe2+的树脂微球与双氧水的质量体积比为1g:45-60mL，所述双氧水的浓度为0.1-0.2mmol/L，所述吸附Fe2+的树脂微球的制备方法为：将制备的树脂微球以质量体积比为1g:150-200mL浸泡于浓度为100-150mmol/L的FeCl2溶液中，室温下以140r/min的频率摇床震荡发生配位反应5-7h，以确保达吸附平衡，过滤，用去离子水洗涤2-3次，并置于40℃真空干燥箱中烘干，即得吸附Fe2+的树脂微球。优选地，步骤四中所述硅烷偶联剂为乙烯基三烷氧基硅烷，所述硅烷偶联剂接枝树脂微球的具体方法为：首先将制备的树脂微球与2-甲基丙烯酰氯反应修饰，之后通过引发剂过硫酸铵的作用与硅烷偶联剂接枝；所述树脂微球与2-甲基丙烯酰氯、过硫酸铵的质量比为5-8:2-3:0.1-0.2。本专利技术的树脂微球以8-羟基喹啉为原料，通过甲醛、浓盐酸的作用得到5-氯甲基-8-羟基喹啉，然后与N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作用得到烷基化产物，以烷基化产物、甲基丙烯酸羟乙酯、阿魏酸为单体，以乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂制备交联树脂微球，该树脂微球具有三维空间立体网状结构，微球的表面含有大量的羟基，易于改性修饰，且8-羟基喹啉基团由于含有羟基且氮上含有孤对电子易络合金属离子，同时树脂微球自身具有一定的抗氧化性，可防止自身氧化降解，并且可以循环利用。本专利技术印染废水处理方法中首先将印染废水过滤、调节pH，之后混凝沉淀，并经砂滤滤除细微的或悬浮的杂质，之后向废水中加入类芬顿试剂，通过生成的羟基自由基使难生物降解的有机污染物氧化降解，然后废水经过树脂微球接枝修饰的吸附池除去重金属离子，并通过活性炭脱色及过滤杂质，最后调节pH达到排放标准。其中类芬顿试剂是由络合了二价铁离子的树脂微球与双氧水组成的，其中树脂微球络合二价铁离子形成稳定的复合物，与双氧水作用产生的羟基自由基可氧化降解有机污染物，而树脂本身不会被氧化降解；吸附池中通过硅烷偶联剂接枝的树脂微球含有羧基、羟基及含有孤对电子的氮可有效吸附重金属离子。本专利技术印染废水处理方法中树脂微球经过改性并通过硅烷偶联剂接枝于吸附池表面，重金属离子通过与树脂微球结合除去，该树脂微球孔径大、离子扩散阻力小，易于金属离子的吸附，并且金属离子可脱吸附，即树脂微球可再生循环利用。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1.本专利技术树脂微球中的8-羟基喹啉基团可以很好的络合金属离子，乙二醇二甲基丙烯酸酯交联剂使树脂形成三维空间立体网状结构，阿魏酸增强树脂自身的抗氧化性能，甲基丙烯酸羟乙酯使树脂表面含有大量的羟基便于其接枝改性。2.本专利技术制备的树脂微球具有机械强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种树脂微球的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/n1）以8-羟基喹啉为原料与浓盐酸、甲醛溶液反应制备5-氯甲基-8-羟基喹啉；/n2）将制备的5-氯甲基-8-羟基喹啉溶于乙腈中，加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺及碳酸钾，50-60℃下搅拌反应20h，趁热过滤，滤液中析出的晶体再次过滤并用蒸馏水洗涤，得到烷基化反应产物烘干备用；/n3）将甲基丙烯酸羟乙酯、阿魏酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯以及去离子水搅拌混溶，然后向其中加入烷基化产物，加热升温至60-70℃，氮气保护下反应20-30min，之后加入过硫酸铵，继续反应15-20h，产物过滤、洗涤后于50℃下真空干燥，即得交联的树脂微球。/n

【技术特征摘要】
1.一种树脂微球的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1）以8-羟基喹啉为原料与浓盐酸、甲醛溶液反应制备5-氯甲基-8-羟基喹啉；
2）将制备的5-氯甲基-8-羟基喹啉溶于乙腈中，加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺及碳酸钾，50-60℃下搅拌反应20h，趁热过滤，滤液中析出的晶体再次过滤并用蒸馏水洗涤，得到烷基化反应产物烘干备用；
3）将甲基丙烯酸羟乙酯、阿魏酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯以及去离子水搅拌混溶，然后向其中加入烷基化产物，加热升温至60-70℃，氮气保护下反应20-30min，之后加入过硫酸铵，继续反应15-20h，产物过滤、洗涤后于50℃下真空干燥，即得交联的树脂微球。


2.根据权利要求1所述的树脂微球的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述8-羟基喹啉与甲醛、浓盐酸的质量体积比为1g:3-5mL:5-8mL，反应过程中通入氯化氢气体，控制反应温度为10-20℃。


3.根据权利要求1所述的树脂微球的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述5-氯甲基-8-羟基喹啉、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、碳酸钾的摩尔质量比为3-4:1.2-1.5:1.5-2.0。


4.根据权利要求1所述的树脂微球的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述烷基化产物、甲基丙烯酸羟乙酯、阿魏酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯、过硫酸铵及去离子水的质量比为30-40:10-20:3-5:5-8:0.2-0.5:40-50。


5.一种根据权利要求1-4所述的树脂微球用于印染废水处理的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
一、初步过滤：将印染废水经过格栅粗过滤，之后调节pH6.0-8.0；
二、调节过pH的印染废水通入混凝沉淀池，加入混凝剂及助凝剂，进行初步沉淀脱色，上层清液经过砂滤，砂滤采用石英砂，颗粒粒径为0.8-1.2mm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫娟，
申请(专利权)人：闫娟，
类型：发明
国别省市：河南;41