一种污泥阳离子吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及环境污染治理技术领域，特别是涉及一种污泥阳离子吸附剂及其制备方法。本发明专利技术提供的制备方法包括将丙烯酰胺与明胶

【技术实现步骤摘要】
一种污泥阳离子吸附剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及环境污染治理
，特别是涉及一种污泥阳离子吸附剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]重金属为代表的阳离子污染物作为引起环境污染的重要因素之一，因其不易降解，成为突出的问题。重金属固化稳定是底泥处理和处置的重要需求。如何改善环境、减少重金属污染对人类以及生态系统的影响成为亟待解决的问题。因此，采用适当的方法去除污泥中含有的阳离子污染物对于减轻水污染及实现污泥资源化利用具有重要的现实意义和应用价值。
[0003]目前，最为广泛的处理底泥中重金属的方法是通过添加重金属吸附剂，与底泥中重金属作用，形成不溶态化合物，从而降低金属溶出率。相对于传统合成吸附剂而言，天然高分子基吸附剂(通常以凝胶或膜的形式存在)具有来源广泛、与污染物的反应活性高、处理效果佳、易分离等特点，在重金属处理及回收方面具有独特的优势，成为目前重金属及有机染料吸附剂研究的重点。
[0004]天然生物材料因其来源广、可再生、可降解和安全环保等优点受到人们的关注。明胶是一类易于获得的天然生物高分子，具有成本低廉、来源丰富、环境友好等优点。明胶分子中存在
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OH、
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NH2和COO
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基团，能提供与金属离子的结合位点，是一类优良的天然生物吸附剂，在环境治理领域受到了广泛关注。但是直接使用明胶做吸附剂存在水溶性大、易于流失、机械强度不高等问题，使其处理效果十分有限。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种阳离子吸附剂及其制备方法，用于解决现有技术中直接使用明胶做吸附剂存在水溶性大、易于流失、机械强度不高的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种阳离子吸附剂的制备方法，所述制备方法包括将丙烯酰胺与明胶
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TiO2复合材料反应以获得所述阳离子吸附剂。
[0007]优选地，所述制备方法包括如下步骤：
[0008]1)明胶
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TiO2复合溶液制备：
[0009]1A)将TiO2与明胶在酸性环境中混合；优选的，将分散于酸溶液中的TiO2与酸性明胶溶液混合；
[0010]1B)将环氧基三甲氧基硅烷和硅烷偶联剂与步骤1A)的体系混合，调整pH，反应得到明胶
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TiO2复合材料；
[0011]2)阳离子吸附剂制备：将丙烯酰胺和引发剂与步骤1)中明胶
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TiO2复合材料混合反应后，经分离得到所述阳离子吸附剂。
[0012]本专利技术还提供一种阳离子吸附剂，所述阳离子吸附剂通过前述制备方法获得。
[0013]本专利技术还提供前述阳离子吸附剂在在吸附重金属离子或絮凝脱水中的用途。
[0014]本专利技术还提供一种吸附污泥中重金属离子或絮凝脱水的方法，所述方法为向污泥中加入前述的阳离子吸附剂。
[0015]如上所述，本专利技术的一种阳离子吸附剂及其制备方法既保持了优异的电中和与吸附架桥作用，可快速去除废水中的带电胶体、悬浮颗粒等污染物；同时本专利技术的一种阳离子吸附剂的分子链中富含羟基、羧基、巯基、氨基等基团，对重金属离子具有高效的吸附与络合能力。所制备阳离子吸附剂吸附去除污泥中的Pb(II)、Ni(II)等离子效果良好，除此以外，本专利技术还具有以下有益效果：
[0016](1)本专利技术制备的阳离子吸附剂中富含明胶分子中丰富
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OH、
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NH2和COO
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基团等官能团，能提供与金属离子的结合位点，在不同pH条件下均具有良好的吸附效果；同时明胶具有溶胶
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凝胶转化特性，其水凝胶结构能有效吸附污泥中的重金属等污染物；
[0017](2)明胶分子中引入无机材料，极大改善了明胶材料作为单一材料水溶性大、机械强度不高、热稳定差的缺陷，赋予了材料优异的机械强度以及热稳定性；同时无机材料因其较大的比表面积，赋予聚合物优异的吸附特性，具有明确的协同重金属吸附效果；
[0018](3)明胶
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TiO2与聚丙烯酰胺形成的分子量大且电荷密度高的半互穿网络型聚合物较单网络结构聚合物具有更强的稳定性和架桥能力，在强化吸附作用的同时，脱水絮凝效果明显；
[0019](4)本专利技术的阳离子吸附剂兼具絮凝与重金属吸附双重效果，选择性强，吸附去除率高，操作简便快捷，合成条件温和，在污泥阳离子污染物处理中有很强的应用前景。
附图说明
[0020]图1显示为本专利技术的阳离子吸附剂结构示意图。其中，黑色线条为聚丙烯酰胺；粉色线条为明胶；黄色椭圆为TiO2；红色矩形为结合键。
具体实施方式
[0021]本专利技术提供一种阳离子吸附剂的制备方法，所述制备方法将包括将丙烯酰胺与明胶
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TiO2复合材料反应以获得所述阳离子吸附剂。
[0022]前述制备方法具体包括如下步骤：
[0023]1)明胶
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TiO2复合材料制备：
[0024]1A)将TiO2与明胶在酸性环境中混合；优选的，将分散于酸溶液中的TiO2与酸性明胶溶液混合；
[0025]1B)将环氧基三甲氧基硅烷和硅烷偶联剂与步骤1A)的体系混合，调整pH，反应得到明胶
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TiO2复合材料；
[0026]2)阳离子吸附剂制备：将丙烯酰胺和引发剂与步骤1)中明胶
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TiO2复合材料混合反应后，经分离得到所述阳离子吸附剂。
[0027]在一些具体实施方式中，步骤1)中，以步骤1)反应液的总体积为基准，明胶的用量为60
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140g/L；和/或，TiO2的质量为明胶质量的0.8
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1.7倍；和/或，环氧基三甲氧基硅烷的用量为40
‑
100ml/L；和/或，硅烷偶联剂的用量为TiO2质量的0.1％
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6％。更具体的，明胶的用量为60
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80g/L、80
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100g/L、100
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120g/L或120
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140g/L；TiO2的质量为结冷胶质量的0.8
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1、1
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1.2、1.2
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1.5或1.5
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1.7倍；环氧基三甲氧基硅烷的用量为40
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50ml/L、50
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60ml/L、60
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70ml/L、70
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80ml/L、80
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90ml/L或90
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100ml/L；硅烷偶联剂的质量为TiO2质量的0.1
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1％、1
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2％、2
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3％、3
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4％、4
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5％或5
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6％。
[0028]在一些具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳离子吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括将丙烯酰胺与明胶
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TiO2复合材料反应以获得所述阳离子吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)明胶
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TiO2复合材料制备：1A)将TiO2与明胶在酸性环境中混合；优选的，将分散于酸溶液中的TiO2与酸性明胶溶液混合；1B)将环氧基三甲氧基硅烷和硅烷偶联剂与步骤1A)的体系混合，调整pH，反应得到明胶
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TiO2复合材料；2)阳离子吸附剂制备：将丙烯酰胺和引发剂与步骤1)的明胶
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TiO2复合材料在混合反应后，经分离得到所述阳离子吸附剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，以步骤1)反应液的总体积为基准，明胶的用量为60
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140g/L；和/或，TiO2的质量为明胶质量的0.8
‑
1.7倍；和/或，环氧基三甲氧基硅烷的用量为40
‑
100ml/L；和/或，硅烷偶联剂的用量为TiO2质量的0.1％
‑
6％；和/或，步骤1)中TiO2与明胶溶液反应的pH为1
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5；和/或，TiO2与明胶溶液反应的时间为25
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35min；和/或，1A)与环氧基三甲氧基硅烷和硅烷偶联剂继续反应的反应时间为25
‑
35min；和/或，调整pH的范围为7
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11；和/或，调整pH后的反应时间为7
‑
9h。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉，郭亚丽，方宁，李文浩，胡宁宁，王先恺，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：