一种用于污水处理的复合材料制造技术

本案涉及一种用于污水处理的复合材料，按照重量份的组分为：LDH纳米复合材料60‑80份、硅藻土粉10‑20份、硼砂5‑10份、亚硫酸钠5‑10份、羧甲基纤维素3‑7份、壳聚糖2‑7份、氯化铝5‑10份、聚合氧化铝5‑10份。本发明专利技术以LDH纳米复合材料为主体，辅以各种助剂制得的水处理剂可用于处理复杂成分的制药污水；LDH纳米复合材料可以快速吸附水体中的抗生素等残留药物，氯化铝、聚合氧化铝作为絮凝剂与水体中的污染物形成絮凝物，羧甲基纤维素和壳聚糖促使絮凝物快速沉降；硅藻土粉、硼砂、亚硫酸钠作为无机填料，同时具有一定的吸附性能；本发明专利技术配方合理，水处理效果好，处理速度快。

【技术实现步骤摘要】
一种用于污水处理的复合材料
本专利技术涉及污水处理领域，具体为一种用于污水处理的复合材料。
技术介绍
水污染和能源短缺问题关系到人类的生存和发展，在人类的日常生活中和各行各业的生产中，水资源一直是不可或缺的一部分。然而，大量水的使用也产生了大量污水，如生活污水、焦化污水、冶金污水、制药污水、食品污水、养殖污水等等，其中，制药工业的污水主要包括抗生素生产污水、合成药物生产污水、中成药生产污水等，这类污水通常具有组成复杂、有机污染物种类多、毒性大和含盐量高等特点，也是我国污染最难处理的高浓度有机污水之一。目前，污水治理主要有三大类方法，即物理、化学、生物法。层状双金属氢氧化物(LDH)是一种形态可控的无机纳米材料，层板带正电，层间为可交换的负离子，可通过物理吸附法去除水体中的部分有害物，在水体污染物治理方面有着潜在应用，但目前还未能应用于复杂的制药污水处理中。
技术实现思路
针对现有技术中的不足之处，本专利技术提出了一种用于污水处理的复合材料，通过对LDH的改性使其能够应用于复杂的制药污水的处理中。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于污水处理的复合材料，通过如下步骤制得：1)在三颈瓶中加入100ml水，通氮气排除空气，向其中加入100ml含硝酸镁和硝酸铝的水溶液，配成混合盐溶液；2)剧烈搅拌下，向所述混合盐溶液中滴加碱溶液，使最终pH值保持在10±0.2，室温搅拌0.5h，随后在75℃下晶化20h，然后过滤，洗涤，烘干得到LDH；3)取所述LDH加水中制成分散液，将4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)和丙烯酰胺溶于碱溶液并加入到所述分散液中，继续加入碱溶液调节pH至8±0.2，常温、氮气氛围下剧烈搅拌3h，然后将浆液过滤，水洗烘干，得到酸插层LDH；4)取所述酸插层LDH与偶氮二异丁腈、苯乙烯、二乙烯苯和甲苯在低温下超声分散均匀，低温下静置8h，随后向其中添加分散剂和分散介质，搅拌均匀后升温至65-80℃聚合8-9h，自然冷却，将产物离心分离，收集固体用甲醇充分洗涤、干燥，得LDH纳米复合材料；5)将配方量的硅藻土粉、硼砂、亚硫酸钠、羧甲基纤维素、壳聚糖、氯化铝、聚合氧化铝用微粉机粉碎后与LDH纳米复合材料混合均匀得到污水处理剂。作为优选，所述硝酸镁浓度为0.4M，所述硝酸铝的浓度为0.2M。作为优选，所述碱溶液选自浓度为1.2M的氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液或氨水。作为优选，所述LDH与4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)和丙烯酰胺的质量比为1:0.01:0.5。作为优选，所述苯乙烯、偶氮二异丁腈、二乙烯苯和甲苯的物质的量比为1:0.01:0.1:0.1。作为优选，所述分散剂为聚乙烯醇；所述分散介质为含水率20％的甲醇溶剂。本专利技术进一步提供一种采用上述LDH纳米复合材料制得的污水处理剂：按照重量份的组分为：将10-20份硅藻土粉、5-10份硼砂、5-10份亚硫酸钠、3-7份羧甲基纤维素、2-7份壳聚糖、5-10份氯化铝和5-10份聚合氧化铝用微粉机粉碎后与60-80份LDH纳米复合材料混合均匀得到污水处理剂。本专利技术中，将末端带羧基的引发剂以及可聚合单体插入到LDH中，酸根离子在一定条件下可与硝酸根型的LDH发生离子交换，随后通过原位聚合制备出聚苯乙烯大孔树脂。LDH的层状结构以及大孔树脂较大的比表面积，使得该复合材料具有较强的吸附特性。同时，LDH表面分布有羟基，使得该复合材料具有一定的亲水性，从而提高了聚苯乙烯树脂在水体中的分散性。丙烯酰胺由于氨基的作用能够部分插入到LDH层间，在4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)引发剂的作用部分层内自身均聚，部分层外与苯乙烯共聚，通过这种在LDH层间部分分散引入大孔树脂的方式，有效均衡了其自身的氢键作用力和大孔树脂的范德华力，用于污水处理中时，使用量少，吸附量大；相较于使用单一的LDH或大孔吸附树脂，提高了对被吸附物的裹挟能力，使得当废水溶液环境发生较大改变时，被吸附物依然不易被解离，从而能够处理弱酸到弱碱区间的制药废水，使用范围广，尤其对污水中的芳香烃类有机物、合成类抗生素等具有较强的吸附作用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术以LDH纳米复合材料为主体，辅以各种助剂制得的水处理剂可用于处理复杂成分的制药污水；LDH纳米复合材料可以快速吸附水体中的抗生素等残留药物，氯化铝、聚合氧化铝作为絮凝剂与水体中的污染物形成絮凝物，羧甲基纤维素和壳聚糖促使絮凝物快速沉降；硅藻土粉、硼砂、亚硫酸钠作为无机填料使上述各成分混合均匀，同时具有一定的吸附性能；本专利技术的配方合理，各组分协同作用使得水处理效果好，处理速度快。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1：在三颈瓶中加入100ml水，通氮气排除空气，向其中加入100ml含0.4M硝酸镁和0.2M硝酸铝的水溶液，配成混合盐溶液；剧烈搅拌下，向所述混合盐溶液中滴加1.2M的氢氧化钠水溶液，使最终pH值保持在10±0.2，室温搅拌0.5h，随后在75℃下晶化20h，然后过滤，洗涤，烘干得到LDH。实施例2：取所述LDH10g加水中制成分散液，将0.1g4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)和5g丙烯酰胺溶于1.2M的氢氧化钠水溶液并加入到所述分散液中，继续加入氢氧化钠水溶液调节pH至8±0.2，常温、氮气氛围下剧烈搅拌3h，然后将浆液过滤，水洗烘干，得到酸插层LDH。实施例3：取所述酸插层LDH10g与0.001mol偶氮二异丁腈、0.1mol苯乙烯、0.01mmol二乙烯苯和0.01mmol甲苯在低温下超声分散均匀，低温下静置8h，随后向其中添加聚乙烯吡咯烷酮和甲醇/水(体积比8:2)，搅拌均匀后升温至65-80℃聚合8-9h，自然冷却，将产物离心分离，收集固体用甲醇充分洗涤、干燥，得LDH纳米复合材料。实施例4：取所述酸插层LDH10g与10gHP20-聚苯乙烯大孔吸附树脂混合均匀，得到LDH/大孔吸附树脂复合材料。应用例1：LDH纳米复合材料60份、硅藻土粉10份、硼砂5份、亚硫酸钠5份、羧甲基纤维素3份、壳聚糖2份、氯化铝5份、聚合氧化铝5份。应用例2：LDH纳米复合材料70份、硅藻土粉12份、硼砂7份、亚硫酸钠7份、羧甲基纤维素5份、壳聚糖4份、氯化铝6份、聚合氧化铝7份。应用例3：LDH纳米复合材料80份、硅藻土粉15份、硼砂10份、亚硫酸钠10份、羧甲基纤维素7份、壳聚糖6份、氯化铝10份、聚合氧化铝9份。应用例4：LDH80份、硅藻土粉15份、硼砂10份、亚硫酸钠10份、羧甲基纤维素7份、壳聚糖6份、氯化铝10份、聚合氧化铝9份。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于污水处理的复合材料，其特征在于，通过如下步骤制得：/n1)在三颈瓶中加入100ml水，通氮气排除空气，向其中加入100ml含硝酸镁和硝酸铝的水溶液，配成混合盐溶液；/n2)剧烈搅拌下，向所述混合盐溶液中滴加碱溶液，使最终pH值保持在10±0.2，室温搅拌0.5h，随后在75℃下晶化20h，然后过滤，洗涤，烘干得到LDH；/n3)取所述LDH加水中制成分散液，将4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)和丙烯酰胺溶于碱溶液并加入到所述分散液中，继续加入碱溶液调节pH至8±0.2，常温、氮气氛围下剧烈搅拌3h，然后将浆液过滤，水洗烘干，得到酸插层LDH；/n4)取所述酸插层LDH与偶氮二异丁腈、苯乙烯、二乙烯苯和甲苯在低温下超声分散均匀，低温下静置8h，随后向其中添加分散剂和分散介质，搅拌均匀后升温至65-80℃聚合8-9h，自然冷却，将产物离心分离，收集固体用甲醇充分洗涤、干燥，得LDH纳米复合材料；/n5)将配方量的硅藻土粉、硼砂、亚硫酸钠、羧甲基纤维素、壳聚糖、氯化铝、聚合氧化铝用微粉机粉碎后与LDH纳米复合材料混合均匀得到用于污水处理的复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于污水处理的复合材料，其特征在于，通过如下步骤制得：
1)在三颈瓶中加入100ml水，通氮气排除空气，向其中加入100ml含硝酸镁和硝酸铝的水溶液，配成混合盐溶液；
2)剧烈搅拌下，向所述混合盐溶液中滴加碱溶液，使最终pH值保持在10±0.2，室温搅拌0.5h，随后在75℃下晶化20h，然后过滤，洗涤，烘干得到LDH；
3)取所述LDH加水中制成分散液，将4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)和丙烯酰胺溶于碱溶液并加入到所述分散液中，继续加入碱溶液调节pH至8±0.2，常温、氮气氛围下剧烈搅拌3h，然后将浆液过滤，水洗烘干，得到酸插层LDH；
4)取所述酸插层LDH与偶氮二异丁腈、苯乙烯、二乙烯苯和甲苯在低温下超声分散均匀，低温下静置8h，随后向其中添加分散剂和分散介质，搅拌均匀后升温至65-80℃聚合8-9h，自然冷却，将产物离心分离，收集固体用甲醇充分洗涤、干燥，得LDH纳米复合材料；
5)将配方量的硅藻土粉、硼砂、亚硫酸钠...

【专利技术属性】
技术研发人员：华丽，王卫霞，周寅飞，
申请(专利权)人：扬州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32