本发明专利技术公开了一种海绵与铁氧化物水性涂料复合物及其制备与应用方法。所述制备方法包括：将海绵材料浸没于铁盐的水溶液中，待其充分吸收后取出，再与挥发性碱源液体置于密闭空间中，于60～120℃下共同加热45～50h，其后将海绵材料取出退火、清洗，并于60～120℃下再次加热10～12h，得到负载铁氧化物的海绵材料；将负载铁氧化物的海绵材料浸入水性涂料的组分溶液中，静置后取出并进行加热，至涂料固化后退火，得到所述海绵与铁氧化物水性涂料复合物。本发明专利技术所得复合物中铁氧化物粒径小、分布均匀、负载量大，复合物整体稳定性强、制备简单、成本低廉、回收方便、吸附能力强，不会产生二次污染。二次污染。
【技术实现步骤摘要】
一种海绵与铁氧化物水性涂料复合物及其制备与应用方法
[0001]本专利技术属于高分子复合吸附材料的
，特别涉及多孔海绵与铁氧化物纳米粒子及水性涂料复合吸附材料。
技术介绍
[0002]磷酸盐是生物体必需的营养物质，但当废水中磷酸盐含量过高后，会对环境和人体都造成威胁。如当废水中磷酸盐浓度大于1ppm后，水体很可能出现富养化，使蓝绿藻和葫芦样植物大量生长，导致水中溶解氧的含量显著降低。
[0003]对污水中磷酸盐超标的处理办法通常包括化学沉淀法、生物法、吸附法等。其中，化学沉淀法使用广泛，具有操作简单、除磷效率高等优点，但运用该方法产生的废物较多且难以处理，极大地增加了处理成本，且容易产生二次污染；生物法在运用控制和管理上要求非常严格，且除磷效果不稳定；吸附法除磷酸盐的机理主要包括静电引力吸附、羟基取代吸附、离子交换和表面络合吸附等，与其他除磷方法相比较，吸附法拥有低能耗、微污染、高效率和可再生等优势，在除磷邻域有着广泛的应用。
[0004]现有技术中的磷吸附材料大致分为黏土矿物类、金属氧化物类及金属矿物类、生物质类、活性炭以及有机聚合物类等五大类。其中，一种较有应用潜力的金属氧化物类吸附剂为铁氧化物纳米粒子，其与磷具有良好的亲和力，同时具有较大的比表面积和良好的磁性能，易于分离。
[0005]但单一的铁氧化物的吸附性能普遍较低，为增强其吸附能力，现有方法主要为使用与磷具有更强的结合能力的金属离子对铁氧化物进行掺杂，以制备吸附量更大的复合材料。但这类复合吸附材料仍然具有稳定性差、不宜回收、成本高、工艺流程复杂等问题，亟需得到解决。
技术实现思路
[0006]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种新的铁氧化物纳米粒子复合吸附材料及其制备方法，并提供该复合吸附材料在磷吸附上的应用。本专利技术所得复合吸附材料制备过程简单、成本低廉、稳定性佳、吸附能力强，且易于回收。
[0007]本专利技术首先通过以下技术方案实现上述目的：
[0008]一种海绵与铁氧化物水性涂料复合物的制备方法，其包括：
[0009]将海绵材料浸没于铁盐的水溶液中，待其充分吸收后取出；
[0010]将取出的海绵材料与挥发性碱源液体置于密闭空间中，于60～120℃下共同加热45～50h，其后将海绵材料取出清洗，并于60～120℃下再次加热10～12h，得到负载铁氧化物的海绵材料；
[0011]将所述负载铁氧化物的海绵材料浸入水性涂料的组分溶液中，静置后取出并进行加热，至涂料固化，得到所述海绵与铁氧化物水性涂料复合物。
[0012]优选的，所述海绵材料选自聚氨酯海绵和/或碳海绵。
[0013]优选的，所述铁盐选自氯化铁和/或氯化亚铁。
[0014]优选的，所述铁盐的水溶液的质量浓度为8～12％。
[0015]优选的，所述挥发性碱源选自丙胺、丁胺、吡啶中的一种或多种。
[0016]优选的，所述水性涂料选自单组分水性聚酯涂料、双组分水性聚酯涂料及聚乙烯亚胺水性涂料中的一种或多种。
[0017]优选的，所述水性涂料的组分溶液的质量浓度为0.5～2％。
[0018]优选的，其中，所述海绵材料选自聚氨酯海绵或碳海绵；所述水性涂料选自水性聚酯涂料或聚乙烯亚胺水性涂料；所述铁盐选自氯化亚铁和氯化铁，其水溶液的质量浓度为8％，且其中氯化亚铁与氯化铁的摩尔比为1：1.2；所述共同加热的温度为120℃、时间为48h；所述再次加热的温度为120℃、时间为12h；所述静置的时间为30min，静置后取出并进行加热的温度为80℃、时间为12h。
[0019]本专利技术的制备方法可通过气相诱导生长使铁氧化物纳米粒子在海绵材料上原位生长，在此过程中，海绵表面的粗糙结构可对铁氧化物的粒径起到控制作用并提高其负载量，同时，本专利技术的制备方法通过热处理及与水性涂料层的复合，可使原位生长形成的铁氧化物纳米粒子锚定并固定在海绵上，显著增加了铁氧化物纳米粒子的负载量和吸附能力。
[0020]本专利技术进一步提供了根据上述制备方法制备得到的海绵与铁氧化物水性涂料复合物。
[0021]该复合物是由三种成分构成。其中，以多孔海绵的表面粗糙结构为成核点，铁氧化物以纳米级均匀地生长在多孔海绵骨架上，水性涂料在铁氧化物及海绵粗糙结构的表面固化再形成一层均匀的膜，将铁氧化物固定在海绵的骨架上，同时，因所形成的膜为水性涂料膜，其基本不对铁氧化物对磷的吸附造成干扰。
[0022]本专利技术进一步提供了上述海绵与铁氧化物水性涂料复合物作为磷吸附剂的应用。
[0023]本专利技术具有以下有益效果：
[0024](1)本专利技术的制备方法可利用海绵表面粗糙结构，实现铁氧化物的气相诱导生长，减小其粒径，使得磷酸根离子能够更好地与铁氧化物发生络合作用，增强产品的吸附性能；其同时提高了铁氧化物的负载量，提高了基底的利用率。
[0025](2)本专利技术的制备方法中，涂层是通过水性涂料组分固化得到，其能够对负载在海绵上的铁氧化物起到稳定作用，使其在水体中实际应用时，依旧保持良好的稳定性，减少对实际水体的二次污染；同时因形成的涂层为水性涂层，对最后的产品吸附性能影响较小；
[0026](3)本专利技术的制备方法成本低廉，工艺简单，工序简便，容易操作，所得产品性能优良。
[0027](4)在一些优选实施例中，本专利技术得到的海绵与铁氧化物水性涂料复合物对磷酸盐的吸附性能最高可以达到2.5mg/cm3，同时对于实际水体中的磷酸盐进行吸附，其去除率可达97％，可将磷酸盐离子浓度降至0.018ppm，即总磷浓度降至0.006ppm。
附图说明
[0028]图1为实施例制备负载铁氧化物纳米粒子的水性涂层海绵材料的过程中获得的海绵骨架、负载铁氧化物后的海绵骨架及负载铁氧化物并涂覆水性涂料后的海绵骨架的对比图，其中，图a
‑
c为海绵骨架，d
‑
f为负载铁氧化物后的海绵骨架；g
‑
i为负载铁氧化物并涂覆
水性涂料后的海绵骨架。
具体实施方式
[0029]以下结合实施例和附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例1
[0031]制备负载铁氧化物纳米粒子的水性聚酯涂层聚氨酯海绵，步骤如下：
[0032]a、获得负载物聚氨酯海绵：
[0033]将聚氨酯海绵分别在水、乙醇中超声清洗10min，清洗过后在80℃下干燥，得到的聚氨酯海绵备用；
[0034]b、制备10％氯化亚铁以及氯化铁混合水溶液：
[0035]取19.06g氯化亚铁以及31.07g氯化铁溶于500ml的去离子水，得到质量浓度为10％的氯化亚铁以及氯化铁混合水溶液；
[0036]c、制备负载铁氧化物的聚氨酯海绵：<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海绵与铁氧化物水性涂料复合物的制备方法，其特征在于：包括：将海绵材料浸没于铁盐的水溶液中，待其充分吸收后取出；将取出的海绵材料与挥发性碱源液体置于密闭空间中，于60～120℃下共同加热45～50h，其后将海绵材料取出清洗，并于60～120℃下再次加热10～12h，得到负载铁氧化物的海绵材料；将所述负载铁氧化物的海绵材料浸入水性涂料的组分溶液中，静置后取出并进行加热，至涂料固化，得到所述海绵与铁氧化物水性涂料复合物。2.根据权利要求1所述的海绵与铁氧化物水性涂料复合物的制备方法，其特征在于：所述海绵材料选自聚氨酯海绵和/或碳海绵。3.根据权利要求1所述的海绵与铁氧化物水性涂料复合物的制备方法，其特征在于：所述铁盐选自氯化铁和/或氯化亚铁。4.根据权利要求1所述的海绵与铁氧化物水性涂料复合物的制备方法，其特征在于：所述铁盐的水溶液的质量浓度为8～12％。5.根据权利要求1所述的海绵与铁氧化物水性涂料复合物的制备方法，其特征在于：所述挥发性碱源选自丙胺、丁胺、吡啶中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的海绵与...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄远亮，黄亚文，熊昆，胡程耀，杨阳，李冬梅，
申请(专利权)人：南通环安智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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