一种用于处理含锑废水的多孔静电喷雾微球及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种用于处理含锑废水的多孔静电喷雾微球的制备方法具体包括以下步骤：(1)将聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮粉料溶解在N,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，在50～60℃搅拌2.0～12.0h成均匀的静电喷雾溶液；(2)将静电喷雾溶液置于静电喷涂设备下进行静电喷雾，采用铝箔纸包裹的滚筒收集雾状微球前驱体；(3)将经过步骤(2)得到的雾状微球前驱体置于蒸馏水中洗涤，并超声处理；(4)将洗涤和超声处理过的雾状微球前驱体和盐酸羟胺、无水碳酸钠和蒸馏水混合，搅拌，进行原位偕胺肟化反应，得到静电喷雾微球；(5)将静电喷雾微球取出后用去离子水浸泡洗涤，将洗涤后的产物置于烘箱干燥，再将干燥后的产物真空脱水，最终得到多孔静电喷雾微球。

【技术实现步骤摘要】
一种用于处理含锑废水的多孔静电喷雾微球及其制备方法
本专利技术属于固定体吸附剂以及材料制备
，具体涉及一种用于处理含锑废水的多孔静电喷雾微球及其制备方法。
技术介绍
印染废水经过生化处理以后，仍然含有大量的重金属物质，这类污染物以锑为代表。近年来，印染废水中的锑含量严重超标，未处理前的锑浓度可高达上万μg/L。过高的锑浓度已被证实对人体具有致畸、致癌作用，严重威胁印染行业当地人民的生命与健康。有新闻报道，印染废水中超标的锑浓度使得许多印染企业停产整顿，造成巨大的经济损失。研究表明，印染废水中的锑主要以五价酸根(Sb(V))的形式存在，这种非金属阳离子的化学结构为锑治理带来了困难。因此，科学有效的治理印染废水的锑成为亟待解决的问题。目前去除印染废水中锑污染物的方法有很多，研究和使用最多的主要包括吸附法、沉淀法和电化学法。其中吸附法以其高效经济、操作简便等优点而被广泛应用。传统的除锑吸附剂多采用生物质、金属氧化物和矿石类等无机吸附剂，对锑的最大吸附量一般为20mg/g，吸附能力有限，原因是这类天然无机吸附剂缺少孔道结构，吸附动力不足；另一类除锑吸附剂是活性炭、碳纳米管和石墨烯等碳材料类吸附剂，对锑的最大吸附量一般不超过80mg/g，限制吸附能力的主要原因是缺少活性官能团作为吸附位点，不能有效的捕捉锑离子。因此，开发具有高吸附容量的有机吸附剂有着重要的研究价值。用于水处理的有机树脂带有大量的活性官能团(氨基、羧基、琉基、肟基等)，常用来吸附重金属污染物Pb、Hg、Cu等，吸附能力较好，有着广阔的应用前景。公开号为CN108794661A的中国专利公开了一种偕胺肟化聚丙烯腈及其制备方法和应用，采用聚丙烯腈、羟胺类材料和盐类材料混合反应制得偕胺肟化聚丙烯腈材料可做为吸附剂，偕胺肟化后的材料具有多孔结构，孔径分布从纳米到微米，同时具有螯合吸附和物理吸附能力，可用在重金属废水处理中；公开号为CN109364891A的中国专利公开了一种处理含锑废水的改性聚丙烯腈及其制备方法，其中具体公开了将聚丙烯腈基材原位偕胺肟化制得改性的聚丙烯腈颗粒吸附剂并用于去除废水中的锑，其吸附量90～160mg/g，但是该方法中制得的改性聚丙烯腈颗粒吸附剂缺少孔道结构，其除锑的最大吸附量仅仅为160mg/g。因此，增加吸附剂内部的孔道结构，增大吸附动力是提高吸附剂对锑的吸附容量的途径之一。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的除锑吸附剂缺少孔道结构的问题，本专利技术提供一种用于处理含锑废水的多孔静电喷雾微球及其制备方法，利用静电喷雾产生大量微细孔道，通过控制喷涂的工艺条件，得到了具有合适孔道结构的静电喷雾多孔微球，最后将带有偕胺肟基的多孔微球用于水体中锑离子的去除。本专利技术的技术方案如下：本专利技术公开一种用于处理含锑废水的多孔静电喷雾微球的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，在50～60℃搅拌2.0～12.0h成均匀的静电喷雾溶液；(2)将静电喷雾溶液置于静电喷涂设备下进行静电喷雾，采用铝箔纸包裹的滚筒收集雾状微球前驱体；(3)将经过步骤(2)得到的雾状微球前驱体置于蒸馏水中洗涤，并超声处理；(4)将洗涤和超声处理过的雾状微球前驱体和盐酸羟胺、无水碳酸钠加入到蒸馏水混合，搅拌，进行原位偕胺肟化反应，得到静电喷雾微球；(5)将静电喷雾微球取出后用去离子水浸泡洗涤，将洗涤后的产物置于烘箱干燥，再将干燥后的产物真空脱水，最终得到多孔静电喷雾微球。进一步地，所述步骤(1)中聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为0.2～5.0:1，所述聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮的聚合物基材占溶剂N,N-二甲基甲酰胺的质量百分比为0.1～2.5wt％。进一步地，所述步骤(2)中静电喷雾的电压为10.0～30.0V，推注速度为0.1～5.0mL/h，滚筒收集雾状微球前驱体距离为0.1～0.8m。进一步地，所述步骤(3)中超声处理时间为10.0～60.0min。进一步地，所述步骤(4)偕胺肟化反应中加入的雾状微球前驱体、盐酸羟胺、无水碳酸钠的质量比为0.1～5.0:6:5.8；所述雾状微球前驱体、盐酸羟胺和无水碳酸钠的总质量与蒸馏水的体积比为11.9～16.8g:100mL。进一步地，所述偕胺肟化反应的水浴加热温度为60～80℃。进一步地，所述步骤(5)洗涤后的微球产物在50～60℃烘箱中干燥2～4h，然后在60～70℃真空氛围干燥12～48h。本专利技术还提供一种根据上述用于处理含锑废水的多孔静电喷雾微球的制备方法制得的多孔静电喷雾微球，所述多孔静电喷雾微球的最大吸附量为300.0～400.0mg/g。本专利技术还提供一种用于处理含锑废水的多孔静电喷雾微球在含锑废水中的应用。相较于现有技术，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术中制备多孔静电喷雾微球以聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮为原料，利用静电喷雾采用高压电的方式在形成的微球产生大量的微细孔道结构，通过控制喷涂的工艺条件，得到了具有合适孔道结构的静电喷雾多孔微球；同时结合原位偕胺肟化反应，原位偕胺肟化反应不仅具有致孔效果，也使得多孔静电喷雾微球同时具有螯合吸附和物理吸附能力，具有良好离子选择性和吸附动力，提高吸附性能，本专利技术制得的多孔静电喷雾微球的最大吸附量为300.0～400.0mg/g，吸附量远远高于仅利用偕胺肟化聚丙烯腈基材制得的吸附剂。(2)本专利技术使用的聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮原料来源丰富，为传统的化工原料，制备方法简单，能耗少，适用工业化生产。(3)本专利技术制得的多孔静电喷雾微球吸附速度快，最大吸附量大，解吸附效果好，可多次回收利用。附图说明图1为根据本专利技术实施例1制得的多孔静电喷雾微球的扫描电镜图；图2为根据本专利技术实施例1制得的多孔静电喷雾微球吸附废水中锑离子的吸附动力学图，其中，qt-吸附容量；t-吸附时间。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式和附图对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。实施例1一种用于处理含锑废水的多孔静电喷雾微球的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将1g聚丙烯腈和1g聚乙烯吡咯烷酮(1:1)溶解在100mLN,N-二甲基甲酰胺溶剂中，所述聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮的聚合物基材占溶剂N,N-二甲基甲酰胺的质量百分比为2wt％，在50℃搅拌2.0h成均匀的静电喷雾溶液；(2)将静电喷雾溶液置于静电喷涂设备下进行静电喷雾，采用铝箔纸包裹的滚筒收集雾状微球前驱体；其中，静电喷雾的电压为20V，推注速度为0.1mL/h，滚筒收集雾状微球前驱体距离为0.1m；(3)将经过步骤(2)得到的雾状微球前驱体置于蒸馏水中洗涤，并超声处理10.0min；(4)将洗涤和超声处理过的0.1g雾状微球前驱体和6.0g盐酸羟胺、5.8g无水碳酸钠加入到100mL蒸馏水混合，搅拌，在60℃条件下进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理含锑废水的多孔静电喷雾微球的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/n(1)将聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，在50～60℃搅拌2.0～12.0h成均匀的静电喷雾溶液；/n(2)将静电喷雾溶液置于静电喷涂设备下进行静电喷雾，采用铝箔纸包裹的滚筒收集雾状微球前驱体；/n(3)将经过步骤(2)得到的雾状微球前驱体置于蒸馏水中洗涤，并超声处理；/n(4)将洗涤和超声处理过的雾状微球前驱体和盐酸羟胺、无水碳酸钠加入到蒸馏水混合，搅拌，进行原位偕胺肟化反应，得到静电喷雾微球；/n(5)将静电喷雾微球取出后用去离子水浸泡洗涤，将洗涤后的产物置于烘箱干燥，再将干燥后的产物真空脱水，最终得到多孔静电喷雾微球。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于处理含锑废水的多孔静电喷雾微球的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，在50～60℃搅拌2.0～12.0h成均匀的静电喷雾溶液；
(2)将静电喷雾溶液置于静电喷涂设备下进行静电喷雾，采用铝箔纸包裹的滚筒收集雾状微球前驱体；
(3)将经过步骤(2)得到的雾状微球前驱体置于蒸馏水中洗涤，并超声处理；
(4)将洗涤和超声处理过的雾状微球前驱体和盐酸羟胺、无水碳酸钠加入到蒸馏水混合，搅拌，进行原位偕胺肟化反应，得到静电喷雾微球；
(5)将静电喷雾微球取出后用去离子水浸泡洗涤，将洗涤后的产物置于烘箱干燥，再将干燥后的产物真空脱水，最终得到多孔静电喷雾微球。


2.如权利要求1所述的一种用于处理含锑废水的多孔静电喷雾微球的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为0.2～5.0:1，所述聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮的聚合物基材占溶剂N,N-二甲基甲酰胺的质量百分比为0.1～2.5wt％。


3.如权利要求1所述的一种用于处理含锑废水的多孔静电喷雾微球的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中静电喷雾的电压为10.0～30.0V，推注速度为0.1～5.0mL/h，滚筒收集雾状微球前驱体距离为0.1～0.8m。


4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂凌波，黄文财，代焕芳，
申请(专利权)人：福建省环境保护设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35