一种用于疏浚底泥絮凝脱水和重金属去除的磁性材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于疏浚底泥絮凝脱水和重金属去除的磁性材料及其制备方法，通过该方法制备得到的该磁性材料作为絮凝剂时，可提升疏浚底泥絮凝脱水效果并去除其中的重金属，该磁性材料还可以回收利用，降低二次污染，以此提高疏浚底泥用作路基用土、制砖、护堤等的资源化利用率。资源化利用率。资源化利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于疏浚底泥絮凝脱水和重金属去除的磁性材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及环境工程固废资源化领域，尤其是一种用于疏浚底泥絮凝脱水和重金属去除的磁性材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]据报道，我国每年有超过1亿立方米的疏浚底泥在港口建设、河流湖泊修复工程中产生，这些大量的疏浚底泥在资源化利用之前需要先进行脱水处理。通常，添加絮凝剂进行絮凝脱水是各脱水技术的前处理，已经成为提高疏浚底泥脱水效率的重要步骤。其中，絮凝剂是影响絮凝脱水效果的关键。现有的絮凝剂普遍是单次使用，无法循环利用，且可能会导致二次污染。此外，疏浚底泥中普遍存在一定量的重金属，极大地影响了疏浚底泥的资源化利用，需进一步降低其浓度以达到资源化利用的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决了现有絮凝剂无法循环使用的问题，提供了一种用于疏浚底泥絮凝脱水和重金属去除的磁性材料及其制备方法，其原料来源广泛，脱水效果好。本专利技术的磁性材料用作絮凝剂时，可通过磁场作用快速回收使用后的絮凝剂，并加速絮体的沉降速度，从而提高疏浚底泥的脱水效率，通过吸附去除底泥中的部分重金属，以此提高疏浚底泥的资源化利用率，降低底泥的处理时间和成本。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用于疏浚底泥絮凝脱水和重金属去除的磁性材料，包括磁核、壳聚糖、PAM、交联剂、有机化合物，所述磁核为Fe3O4粒子、CoFe2O4粒子和硅钢中的一种或组合，所述壳聚糖和PAM比例为1：n，0.2≤n≤5，所述交联剂为戊二醛、过氧化苯甲酰、二枯基过氧化物中的一种或组合，所述有机化合物为四乙烯五胺、二乙烯三胺、六乙烯七胺、环氧氯丙烷中的一种或组合。
[0005]通过采用上述方案，本专利技术以磁核、壳聚糖、PAM为原料，经过交联后得到磁性材料，经反复实验所得，可选取CoFe2O4、壳聚糖、PAM、戊二醛、四乙烯五胺制备磁性材料，制备过程简单，原料易得且脱水效果好。
[0006]一种用于疏浚底泥絮凝脱水和重金属去除的磁性材料，其特征在于包括如下步骤：步骤一、将磁核分散于去离子水中剧烈搅拌2
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8 h，在50
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200℃下加热，得到的产物用去离子水和乙醇洗涤后冷冻干燥；步骤二、将步骤一得到的产物加入到 300 ml去离子水中并超声30 min进行分散；步骤三、将壳聚糖和PAM按1：n组合，0.2≤n≤5，溶于浓度为0.5%
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1%的乙酸，采用磁力搅拌直至完全溶解；步骤四、将步骤二得到的产物加入步骤三得到的产物中形成混合液，用蠕动泵将
该混合液喷入2M NaOH溶液中，获得的粒子用去离子水洗涤至中性；步骤五、加入2
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10 ml交联剂，并在摇床中震荡4
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24 h以交联粒子，用乙醇和去离子水洗涤以去除剩余的交联剂，得到的粒子分散于异丙醇中；步骤六、将环氧氯丙烷溶于10
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60 ml丙酮和去离子水的混合液中；步骤七、将步骤六得到的溶液加入步骤五得到的悬浮液中，于50
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250℃下搅拌10
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24 h，得到的产物用乙醇和去离子水洗涤；步骤八、在步骤七的产物中加入2.5 ml有机化合物，将其在20
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120℃下搅拌2
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24 h，得到的粒子用乙醇和去离子水洗涤，冷冻干燥后获得磁性材料。
[0007]本专利技术的进一步设置是：步骤一中所述磁核为Fe3O4粒子、CoFe2O4粒子和硅钢中的一种或组合，步骤五中交联剂为戊二醛、过氧化苯甲酰、二枯基过氧化物中的一种或组合，步骤八中有机化合物为四乙烯五胺、二乙烯三胺、六乙烯七胺、环氧氯丙烷中的一种或组合。
[0008]通过采用上述方案，步骤一是先制备磁核，将磁核在去离子水中剧烈搅拌后加热，得到的产物用去离子水和乙醇洗涤后再进行冷冻干燥；步骤二是将步骤一得到的产物经超声分散到去离子水中，获得混合溶液；步骤三是称取一定质量的壳聚糖溶于醋酸，形成壳聚糖溶液；步骤四是将步骤二得到的混合溶液与步骤三中的壳聚糖溶液混合后喷入2M NaOH溶液，并用水将获得的颗粒洗至中性；步骤五是在步骤四得到的颗粒中加入2
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10 ml交联剂，并通过震荡4
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24 h交联粒子，并用乙醇和去离子水洗涤以去除剩余的交联剂，所获的粒子分散于异丙醇中得到悬浮溶液。步骤六是将环氧氯丙烷溶于10
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60ml丙酮/去离子水，步骤七是将步骤六获得的溶液加入步骤五获得的悬浮溶液中，于50
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250℃下搅拌10
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24 h，得到的产物用乙醇和去离子水洗涤；步骤八是在步骤七得到的颗粒中加入2.5 ml有机化合物，并将其在20
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120℃下搅拌2
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24 h。得到的粒子用乙醇和去离子水洗涤，冷冻干燥后获得磁性材料。
附图说明
[0009]图1为本专利技术磁性材料制备方法的流程图；图2为本专利技术磁性材料作用原理图；图3为本专利技术磁性材料回收示意图。
实施方式
[0010]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本专利技术，但下述实施例仅仅为本专利技术的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0011]如图1
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3所示，在本专利技术实施例中，一种用于疏浚底泥絮凝脱水和重金属去除的磁性材料，包括磁核、壳聚糖、PAM、交联剂、有机化合物，所述磁核为CoFe2O4粒子，壳聚糖：PAM为1：1，交联剂为戊二醛，有机化合物为二乙烯三胺。
[0012]在本专利技术实施例中，一种用于疏浚底泥絮凝脱水和重金属去除的磁性材料，其特征在于包括如下步骤：
步骤一(S101)、将CoFe2O4粒子溶于去离子水剧烈搅拌6小时，在100℃下加热，得到的产物用去离子水和乙醇洗涤后冷冻干燥；步骤二(S102)、将步骤一得到的产物加入到 300 ml去离子水中并超声30 min进行分散；步骤三(S103)、将0.3g壳聚糖、PAM按1：1溶于0.5%乙酸，采用磁力搅拌直至完全溶解；步骤四(S104)、将步骤二得到的产物加入步骤三得到的产物中形成混合液，用蠕动泵将该混合液喷入2M NaOH溶液中，获得的粒子用去离子水洗涤至中性；步骤五(S105)、加入4 ml交联剂，并在摇床中震荡12 h以交联粒子,用乙醇和去离子水洗涤以去除剩余的交联剂，所获的粒子分散于异丙醇中。
[0013]步骤六(S106)、将环氧氯丙烷溶于40 ml丙酮和去离子水的混合液中(1:1，v/v)；步骤七(S107)、将步骤六得到的溶液加入步骤五得到的悬浮液中，于80℃下搅拌20 h，得到的产物用乙醇和去离子水洗涤；步骤八(S108)、在步骤七的产物中加入2.5 ml有机化合物，将其在60℃下搅拌12 h，得到的粒子用乙醇和去离子水洗涤，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种用于疏浚底泥絮凝脱水和重金属去除的磁性材料，其特征在于：包括磁核、壳聚糖、PAM、交联剂、有机化合物，所述磁核为Fe3O4粒子、CoFe2O4粒子、硅钢中的一种或组合，所述壳聚糖和PAM比例为1：n ，0.2≤n≤5，所述交联剂为戊二醛、过氧化苯甲酰、二枯基过氧化物中的一种或组合，所述有机化合物为四乙烯五胺、二乙烯三胺、六乙烯七胺、环氧氯丙烷中的一种或组合。2.根据权利要求1所述的一种用于疏浚底泥絮凝脱水和重金属去除的磁性材料的制造方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、将磁核分散于去离子水中剧烈搅拌2
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8 h，在50
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200℃下加热，得到的产物用去离子水和乙醇洗涤后冷冻干燥；步骤二、将步骤一得到的产物加入到 300 ml去离子水中并超声30 min进行分散；步骤三、将壳聚糖和PAM按1：n组合，0.2≤n≤5，溶于浓度为0.5%
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1%的乙酸，...

【专利技术属性】
技术研发人员：范春贞，陈琪，王柳江，赵敏，郑向勇，刘斯宏，吴苏清，贝克，江顺风，冉涪元，卫青，王雯，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：