基于纳米二氧化硅的絮凝剂及其制备方法和应用以及含油污水脱油的方法技术

本发明专利技术涉及絮凝剂领域，公开了一种基于纳米二氧化硅的絮凝剂及其制备方法和应用以及含油污水脱油的方法。本发明专利技术提供的絮凝剂以纳米二氧化硅为基础，结合聚多巴胺改性以及氧化还原自由基聚合等方法，实现了采用操作简单、条件温和的方式利用纳米二氧化硅制备絮凝剂的目的。本发明专利技术提供的絮凝剂特别适用于含油污水的处理，具有优异的除油效果。而且该絮凝剂的用量少，制备和使用方法简单，能够实现含油污水的高效低成本处理。污水的高效低成本处理。

【技术实现步骤摘要】
基于纳米二氧化硅的絮凝剂及其制备方法和应用以及含油污水脱油的方法


[0001]本专利技术涉及絮凝剂领域，具体地，涉及一种基于纳米二氧化硅的絮凝剂及其制备方法和应用以及含油污水脱油的方法。

技术介绍

[0002]高分子絮凝剂作为处理工业废水与生活污水的重要材料，在环境保护、提高水资源利用率，实现可持续发展等方面具有重要作用。纳米材料粒径小、比表面积大、表面吸附力强、表面能大，对其表面结构进行改性后制成絮凝剂能够获得吸附反应能力和絮凝能力都较好的絮凝剂产品，为絮凝剂的改性研究提供了新的途径。
[0003]纳米二氧化硅的表面原子周围缺少相邻的原子，表面原子的化学键具有悬空键和不饱和性的特点，而且表面原子的电子云具有很强的方向性，呈现出很强的化学活性。通过对二氧化硅微球表面功能化可以突破其本身有限官能团的限制，使其非常适合作为絮凝剂的原料。然而，用于修饰二氧化硅的传统方法有很多限制，例如负载量较低，操作过程复杂等等，限制了利用纳米二氧化硅制备絮凝剂的研究进展。
[0004]因此，亟需研究一种新型的纳米二氧化硅表面改性方法，克服传统方法中负载量低、操作复杂等限制，以获得吸附性能和絮凝性能好，制备方法简单，更加适合工业化生产和应用的絮凝剂产品。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的纳米二氧化硅表面改性操作复杂，负载量低，导致利用纳米二氧化硅制备的絮凝剂性能差、成本高、不适合工业生产和应用的问题，提供一种基于纳米二氧化硅的絮凝剂及其制备方法和应用以及含油污水脱油的方法。本专利技术提供的絮凝剂采用纳米二氧化硅为主体，通过贻贝仿生化学、氧化还原自由基聚合等方法实现条件温和、方法简便的纳米二氧化硅表面改性，获得吸附效果和絮凝效果好、成本低、适合工业化生产和应用的絮凝剂产品。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种基于纳米二氧化硅的絮凝剂，所述絮凝剂由负载了含双键的阳离子单体的聚多巴胺改性纳米二氧化硅聚合而成。
[0007]本专利技术第二方面提供一种基于纳米二氧化硅的絮凝剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]在引发剂存在下，自由基聚合的条件下，将聚多巴胺改性纳米二氧化硅与含双键的阳离子单体混合。
[0009]本专利技术第三方面提供如上所述的方法制备获得的絮凝剂。
[0010]本专利技术第四方面提供如上所述的絮凝剂在含油污水处理中的应用。
[0011]本专利技术第五方面提供一种含油污水脱油的方法，所述方法包括将所述含油污水与如前所述的絮凝剂接触。
[0012]通过上述技术方案，本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：
[0013](1)本专利技术提供的絮凝剂成本低廉，原料易得，而且吸附和絮凝效果好，特别适用于含油污水处理使用；
[0014](2)本专利技术提供的絮凝剂的制备方法简单易行，条件温和，适合大规模工业化生产需要；
[0015](3)本专利技术提供的絮凝剂对含油污水的处理效果好，少量使用即可达到较高的除油率，能够实现含油污水的高效低成本处理。
具体实施方式
[0016]以下将对本专利技术的具体实施方式进行进一步的解释和说明，应当能够理解的是，以下具体实施方式仅用于解释和说明本专利技术的内容，而不用于限制本专利技术。
[0017]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0018]本专利技术的专利技术人在研究的过程中发现，采用聚多巴胺改性的纳米材料(例如聚多巴胺改性纳米二氧化硅)表面具有含丰富的诸如氨基、亚胺基、儿茶酚等官能团的聚多巴胺涂层，该涂层为纳米二氧化硅搭建了二次反应平台，使得纳米二氧化硅易于与阳离子单体进行接枝反应，从而在具有强氧化性的引发剂存在下，引发氧化还原自由基聚合反应，从而合成絮凝剂。
[0019]本专利技术第一方面提供一种基于纳米二氧化硅的絮凝剂，所述絮凝剂由负载了含双键的阳离子单体的聚多巴胺改性纳米二氧化硅聚合而成。
[0020]任意能够用于絮凝剂制备的纳米二氧化硅均可适用于本专利技术提供的絮凝剂。根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述(未负载聚多巴胺时的)纳米二氧化硅的粒径为10
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20nm。
[0021]任意本领域现有的，能够与聚多巴胺表面官能团反应，并且能够进一步聚合的含双键的阳离子单体均可适用于本专利技术提供的絮凝剂。根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述含双键的阳离子单体选自含双键的季铵盐。
[0022]优选地，所述含双键的阳离子单体选自甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和二甲基二烯丙基氯化铵中的至少一种。
[0023]任意本领域现有的能够使得负载了含双键的阳离子单体的聚多巴胺改性纳米二氧化硅发生聚合的方式均可适用于本专利技术提供的絮凝剂。根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述聚合的方式选自通过引发剂引发的氧化还原反应催化性自由基聚合。
[0024]优选地，所述引发剂选自Ce(IV)。
[0025]本专利技术提供的絮凝剂中，所述负载了含双键的阳离子单体的聚多巴胺改性纳米二氧化硅中聚多巴胺的负载量可以根据实际需要进行调节，只要能够达到利用聚多巴胺层在纳米二氧化硅表面搭设二次反应平台，从而实现下一步的含双键的阳离子单体的接枝的目的即可。
[0026]本专利技术提供的絮凝剂中，所述负载了含双键的阳离子单体的聚多巴胺改性纳米二
氧化硅中带双键的阳离子单体的负载量可以根据实际需要进行调整，只要能够达到易于在引发剂存在下使得负载含双键的阳离子单体的聚多巴胺改性纳米二氧化硅发生聚合反应，合成絮凝剂的目的即可。
[0027]本专利技术第二方面提供一种基于纳米二氧化硅的絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0028]在引发剂存在下，自由基聚合的条件下，将聚多巴胺改性纳米二氧化硅与含双键的阳离子单体混合。
[0029]本专利技术提供的方法中，所述聚多巴胺改性二氧化硅可以是商购获得的相关产品，也可以根据现有技术自行制备获得。
[0030]根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述聚多巴胺改性纳米二氧化硅的制备方法包括：将纳米二氧化硅与盐酸多巴胺溶液进行第一接触，而后依次经过第一固液分离、第一洗涤和第一干燥。
[0031]任意本领域现有能够用于絮凝剂制备的纳米二氧化硅均可适用于本专利技术提供的方法。优选地，所述纳米二氧化硅的粒径为10
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20nm。
[0032]任意可以用于对纳米二氧化硅进行聚多巴胺改性的盐酸多巴胺溶液均可适用于本专利技术提供的方法。优选地，所述盐酸多巴胺溶液选自以盐酸多巴胺为溶质，三羟甲基氨基甲烷缓冲液(Tris缓冲液)为溶剂的溶液。
[0033]更优选地，所述盐酸多巴胺溶液中盐酸多巴胺的浓度为0.2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米二氧化硅的絮凝剂，其特征在于，所述絮凝剂由负载了含双键的阳离子单体的聚多巴胺改性纳米二氧化硅聚合而成。2.根据权利要求1所述的絮凝剂，其中，所述聚多巴胺改性纳米二氧化硅中纳米二氧化硅的平均粒径为10
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20nm；和/或，所述含双键的阳离子单体选自含双键的季铵盐；和/或，所述聚合的方式选自通过引发剂引发的氧化还原反应催化性自由基聚合；优选地，所述引发剂选自Ce(IV)。3.一种基于纳米二氧化硅的絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在引发剂存在下，自由基聚合的条件下，将聚多巴胺改性纳米二氧化硅与含双键的阳离子单体混合。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述聚多巴胺改性纳米二氧化硅的制备方法包括：将纳米二氧化硅与盐酸多巴胺溶液进行第一接触，而后依次经过第一固液分离、第一洗涤和第一干燥；优选地，所述纳米二氧化硅的平均粒径为10
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20nm；优选地，所述盐酸多巴胺溶液选自以盐酸多巴胺为溶质，三羟甲基氨基甲烷缓冲液为溶剂的溶液；优选地，所述第一固液分离的方式选自离心分离；优选地，所述第一洗涤的方法包括：采用去离子水对第一固液分离获得的固相进行洗涤；优选地，所述第一干燥的方式选自真空干燥；更优选地，所述盐酸多巴胺溶液中盐酸多巴胺的浓度为0.2
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3重量％，优选为1
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2重量％；更优选地，所述盐酸多巴胺溶液的pH为8
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9；更优选地，所述纳米二氧化硅的用量为所述盐酸多巴胺溶液重量的0.1
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1重量％，优选为0.4
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0.6重量％；更优选地，所述第一接触的方式包括：温度20
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30℃，超声搅拌10
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30min，而后200
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800rpm搅拌8
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48h；更优选地，所述第一固液分离的条件包括：1000
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12000rpm离心10
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20min；更优选地，所述第一洗涤的条件包括：采用第一固液分离获得的固相体积10
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100倍的去离子水对所述固相洗涤3
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5次；更优选地，所述第一干燥的条件包括：温度50
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80℃，时间12
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36h。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述引发剂选自Ce(IV)；和/或，所述含双键的阳离子单体选自含双键的季铵盐中的至少一种；和/或，所述混合的方式为分步混合；优选地，所述混合的方式包括：(A)将所述聚多巴胺改性纳米二氧化硅与含双键的阳离子单体溶液进行第二接触，获得悬浊液I；(B)将所述悬浊液I与引发剂溶液进行第三接触，而后调节pH，获得基于纳米二氧化硅的絮凝剂悬浊液。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤(A)中，所述含双键的阳离子溶液选自含双键的季铵盐的水溶液，优选浓度为5<...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯丹丹，张天宇，徐伟，许春梅，张增丽，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：