一种污水处理净水剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及工业污水处理领域，具体提供一种污水处理净水剂及其制备方法与应用。所述的污水处理净水剂，以铁、锌双金属单原子掺杂的多孔碳为基础结构，通过在每个金属位点上构建金属有机骨架，能够有效提升金属有机骨架的均匀度和分散性，同时，金属有机骨架搭建在具有单原子金属位点多孔碳结构上，能够提高净水剂的结构稳定性，使得净水剂具备良好的机械强度，能进行反复多次的回收利用。能进行反复多次的回收利用。能进行反复多次的回收利用。

【技术实现步骤摘要】
一种污水处理净水剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及工业污水处理领域，具体提供一种污水处理净水剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术有关的背景信息，而不必然构成现有技术。
[0003]随着国民经济和人类社会的发展，现代化学工业产生了大量含有机物的废水，其成分复杂、毒性大、有机物含量高、可生化性差。因此，寻找高效、便捷、环境友好的污水处理净水剂来去除水环境中的难降解有机污染物已是亟待解决的问题。
[0004]光催化技术是近年来发展起来的一种节能、高效的绿色环保技术，具有能耗低、反应条件温和、二次污染少等优点。大量研究结果表明，采用光催化技术可将水体中的有毒污染物如染料等有效的降解、脱色、去毒，最后矿化为水和二氧化碳，从而消除对环境的污染。光响应的金属负载型材料作为污水处理净水剂，由于反应活性高、结构稳定，且制备方法简单、反应条件温和、易于工程放大等优点，已成为当前光催化污水处理的重要方向。目前，金属负载型净水剂的制备方法多以过量浸渍法和焙烧法为主。然而，由多种金属混合液组成的前驱液中的金属离子半径、大小、电负性等的差异，导致金属负载量低、成品机械强度不高、结构稳定性差，难以重复利用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中金属负载型材料作为污水处理净水剂存在金属负载量低、成品机械强度不高、结构稳定性差、难以重复利用的问题，本专利技术提供一种铁锌双金属有机骨架材料作为污水处理净水剂，以铁、锌双金属单原子掺杂的多孔碳为基础结构，通过在每个金属位点上构建金属有机骨架，能够有效提升金属有机骨架的均匀度和分散性，同时，金属有机骨架搭建在具有单原子金属位点多孔碳结构上，能够提高净水剂的结构稳定性，使其具备良好的机械强度，进行反复多次的回收利用。
[0006]本专利技术第一方面提供一种污水处理净水剂的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1:采用锌源对壳聚糖进行改性处理；
[0008]S2:将S1中改性的壳聚糖分散于去离子水中，加入铁源和表面活性剂，将溶液搅拌、过滤、干燥，通过热解获得单原子掺杂的FeZn/C；
[0009]S3:将有机配体对苯二甲酸溶于N，N
‑
二甲基甲酰胺中，搅拌得到配体溶液；
[0010]S4:调节配体溶液为酸性，将FeZn/C浸渍于配体溶液中充分搅拌，然后通过溶剂热反应得到铁锌双金属有机骨架材料，即污水处理净水剂。
[0011]本专利技术第二方面提供一种上述的制备方法得到的污水处理净水剂。
[0012]本专利技术第三方面提供一种上述的污水处理净水剂在光催化处理工业污水领域中的应用。
[0013]上述本专利技术的一种或多种技术方案取得的有益效果如下：
[0014]1.本专利技术所提供的污水处理净水剂，以单原子掺杂的多孔碳为基础结构，通过在每个金属位点上构建金属有机骨架，能够有效提升金属有机骨架的均匀度和分散性，形成均匀的反应位点，避免了以往将有机配体直接浸入金属混合液中时，由于金属离子半径、大小、电负性等差异，产生的金属负载效果差的问题。
[0015]2.本专利技术所提供的污水处理净水剂，金属有机骨架搭建在具有单原子金属位点多孔碳结构上，能够提高净水剂的结构稳定性，使得净水剂具备良好的机械强度，进行反复多次的回收利用。
[0016]3.锌的引入，一方面能够对壳聚糖本身进行活化，有利于增强铁离子的络合，提高单原子金属的负载量；另一方面，Zn原子的特殊电子结构能够在提高净水活性的同时，保证净水剂的稳定性，提高污水处理效果。
附图说明
[0017]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0018]图1为本专利技术实施例1中制备的FeZn/C材料的SEM图；
[0019]图2为本专利技术实施例1中制备的FeZn/C材料的扫描透射电子显微镜高角环形暗场像(HAADF
‑
STEM)分析图；
[0020]图3为本专利技术实施例1、对比例1、对比例2所制备的污水处理净水剂对亚甲基蓝溶液的降解效果对比图；
[0021]图4为本专利技术实施例1中的污水处理净水剂对亚甲基蓝溶液多次重复降解效果图。
具体实施方式
[0022]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0023]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0024]针对现有技术中金属负载型材料作为净水剂存在金属负载量低、成品机械强度不高、结构稳定性差、难以重复利用的问题，本专利技术提供一种污水处理净水剂及其制备方法与应用。
[0025]本专利技术的一种典型实施方式，提供了一种污水处理净水剂的制备方法，包括如下步骤：
[0026]S1:采用锌源对壳聚糖进行改性处理；
[0027]S2:将S1中改性的壳聚糖分散于去离子水中，加入铁源和表面活性剂，将溶液搅拌、过滤、干燥，通过热解获得单原子掺杂的FeZn/C；
[0028]S3:将有机配体对苯二甲酸溶于N，N
‑
二甲基甲酰胺中，搅拌得到配体溶液；
[0029]S4:调节配体溶液为酸性，将FeZn/C浸渍于配体溶液中充分搅拌，然后通过溶剂热
反应得到铁锌双金属有机骨架材料，即污水处理净水剂。
[0030]其中，锌的引入主要是对壳聚糖进行活化，增强其对有铁离子的络合，提高单原子金属的负载量；另外，Zn原子的特殊电子结构能够在提高净水活性的同时保证净水剂的稳定性。在一些实施例中，锌源与壳聚糖的质量比为(2
‑
3):1，在该配比下，活化效果最佳。
[0031]在一些实施例中，所述锌盐为硝酸锌、氯化锌、醋酸锌等的一种或者多种。
[0032]在一些实施例中，锌源、铁源、对苯二甲酸的摩尔比为2:1:2。
[0033]在一些实施例中，对苯二甲酸和N,N
‑
二甲基甲酰胺的质量体积比为(1
‑
5)g:(50
‑
60)mL。
[0034]在一些实施例中，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种；
[0035]在一些实施例中，表面活性剂与壳聚糖的质量比为1:10。
[0036]在一些实施例中，S2中，热解过程为分段热解，先在N2气氛下以2℃/min的升温速率于700
‑
800℃下热解3
‑
4h，再以5℃/min的升温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污水处理净水剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1:采用锌源对壳聚糖进行改性处理；S2:将S1中改性的壳聚糖分散于去离子水中，加入铁源和表面活性剂，将溶液搅拌、过滤、干燥，通过热解获得单原子掺杂的FeZn/C；S3:将有机配体对苯二甲酸溶于N，N
‑
二甲基甲酰胺中，搅拌得到配体溶液；S4:调节配体溶液为酸性，将FeZn/C浸渍于配体溶液中充分搅拌，然后通过溶剂热反应得到铁锌双金属有机骨架材料，即污水处理净水剂。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：S1中，锌源与壳聚糖的质量比为(2
‑
3):1；所述锌盐为硝酸锌、氯化锌、醋酸锌等的一种或者多种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：锌源、铁源、对苯二甲酸的摩尔比为2:1:2。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种；表面活性剂与壳聚糖的质量比为1:10。5.如权利要求1所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞，李家亮，
申请(专利权)人：淄博亮杰环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：