System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料及其制备方法技术_技高网
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改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料及其制备方法技术

技术编号:40558423 阅读:14 留言:0更新日期:2024-03-05 19:20
本发明专利技术提供了一种改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料,是采用硝酸溶液对750~820℃煅烧高岭土进行处理得到改性高岭土,将高铁酸钾置于β‑CD乙醇溶液中包覆得到β‑CD包覆高铁酸钾,以质量比3∶(1~3)的改性高岭土与β‑CD包覆高铁酸钾混合并加入粘合剂压制成型,干燥后得到的复合材料。本发明专利技术通过释放高铁酸铁对复合材料吸附富集的水体中四环素进行原位氧化降解,四环素去除率可达95%以上,不存在再释放风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理吸附材料,涉及一种针对废水中四环素同时进行吸附和降解处理的复合吸附材料。


技术介绍

1、抗生素种类繁多,是使用最频繁、最广泛的常用药物。四环素(tc)是上世纪四十年代发现的一种菲核光谱抗生素,也是世界第二大抗生素。tc对革兰氏菌、细胞内衣原体等菌体具有明显抑制作用且副作用小,tc使用量很低时还可以作为生长促进剂。

2、基于tc特殊的萘酚环结构,人体摄入tc时只有少数被吸收到体内,大部分则通过排泄物方式排到土壤等自然环境中。因此,越来越多的文献报道,tc在自然环境中以痕量形式大量存在,导致大面积环境污染,对人体健康造成一定伤害,并对周围环境产生一定威胁。

3、tc的去除方法大致分为吸附法、高级氧化法和生物处理法等。其中吸附法去除tc相对成熟,因其成本低、操作简单、环保等优点而被广泛应用。但是吸附法去除tc的过程中没有破坏tc分子,存在一定的再释放风险。高级氧化法是将tc与氧化剂结合分解为小分子、水和co2的过程,高级氧化法在降解有机物的过程中产生羟基自由基等活性物质降解污染物,具有绿色、高效等优点,一般用于处理浓度较高的tc废水,对低浓度效果不明显。生物处理法利用微生物代谢作用将tc分解成小分子物质,成本低,降解效果较好,同时不会对环境产生污染,但是微生物生长周期较长。

4、高岭土是一种主要成分为高岭石的多孔性材料,高岭土由于颗粒尺寸小,表面原子数和比表面积随之增多、增大,使表面能升高,原子配位出现了不足,从而使原子的活性增强,易与其他原子结合。

5、随着科技进步和发展,普通高岭土由于其比表面积较小,活性中心数目较少,吸附大分子的能力极为有限,已不能满足现代生产的需求,为了不断拓展高岭土的应用范围,提高它的使用价值,需要对高岭土进行改性。高岭土经改性处理后内部孔道有所改善,可以呈现出选择吸附性能,将其良好的性能应用于多种行业,前景广阔。

6、高铁酸钾是一种环保高级氧化剂,二次污染潜力较低,反应活性较高,主要适用于水中污染物的去除。高铁酸钾对常规污染物的去除能力主要表现在氨氮(nh4+-n)、总磷(tp)、化学需氧量(cod)和浊度等指标上,同时高铁酸钾还可以对少量有机污染物进行很好的去除,破坏污染分子的不饱和双键,将有机物氧化分解为小分子物质、矿化物质和水等。

7、jun zhang等(a new β-cyclodextrin-encapsulated potassium ferratecomposite (kfo@ β-cd) for efficient removal of ppcps from reclaimed water:performance and degradation pathway. journal of water process engineering.2022: 49.)采用包覆型高铁酸钾去除药品和个人护理产品废水,60min内的降解率可以达到86%。shaoqing zhang等(removing imidacloprid, bisphenol-s and azithromycin byferrate (fe(vi)): efficiency, oxidation products, toxicity and kinetics.environmental challenges. 2022: 8.)使用高铁酸钾去除吡虫啉、双酚s和阿奇霉素,最佳反应条件下的去除率分别为90%、98%和99%。

8、高铁酸钾的不稳定性极大地限制了其的应用,包覆技术可以很好地解决这一局限性问题。包覆技术是减少高铁酸钾自身分解、增加其稳定性的一种非常有效的方法,原理主要是将高铁酸钾用一些大分子物质包覆起来,防止高铁酸钾发生相关反应、同时还可以对被包覆的高铁酸钾进行缓释、提高在反应体系中的利用效率。

9、陈一萍(水处理剂高铁酸盐的改性研究. 无机盐工业. 2008(06): 19-22.)运用饱和水溶液法,采用β-环糊精对高铁酸钾进行包覆,发现包覆型高铁酸钾释放速度缓慢,高铁酸钾损耗率低,释放后高铁酸钾溶液浓度稳定性较高。


技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料及其制备方法,以通过吸附法与氧化法的有效结合,高效去除水体中的四环素残留。

2、本专利技术所述的改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料是以质量比为3∶(1~3)的改性高岭土与β-cd包覆高铁酸钾混合并加入粘合剂压制成型,干燥后得到的复合材料。

3、其中的改性高岭土是采用硝酸溶液对750~820℃煅烧的高岭土进行处理后得到的改性高岭土。

4、进一步地,其中的β-cd包覆高铁酸钾是将高铁酸钾置于β-cd乙醇溶液中包覆,干燥得到β-cd包覆高铁酸钾。

5、更进一步地,所述的粘合剂是由聚乙烯醇水溶液添加硅酸钠和盐酸得到的粘合剂。

6、本专利技术首先通过煅烧与硝酸联合处理的方式,成功对高岭土进行了有效改性,获得的改性高岭土比表面得到显著提升,达到了原高岭土比表面积的近20倍;改性高岭土颗粒均匀、细小且有聚集现象,层状结构变薄、变密集,通过改性,使得高岭土晶体的结构被破坏,在高岭土内部形成了丰富的孔隙结构。本专利技术改性高岭土高的比表面积和特殊的孔隙结构,使其一方面有利于形成对氧化剂高铁酸钾的高效负载,一方面形成对水体中残留四环素的有效吸附富集,更有利于所负载的氧化剂高铁酸钾在其表面原位对吸附的四环素进行彻底的氧化降解。

7、本专利技术还采用溶胶法成功制备了包覆型的β-cd包覆高铁酸钾,其形态特征为无定形层状结构,表面光滑,更容易与改性高岭土形成有效的吸附负载,表现出不同孔径尺寸的多孔结构,具有良好的吸附特性。进而,本专利技术通过使用粘结剂将改性高岭土与负载的β-cd包覆高铁酸钾进行粘结制备新型复合材料,使β-cd包覆高铁酸钾被均匀地负载在改性高岭土上并具有一定的强度,适合于作为水体中四环素吸附降解用吸附材料使用。

8、进一步地,本专利技术还提供了所述改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料的制备方法,具体包括:

9、1)、将高岭土在750~820℃下进行煅烧以获得煅烧高岭土;

10、2)、以硝酸溶液处理所述煅烧高岭土,经洗涤干燥得到改性高岭土;

11、3)、在β-cd乙醇溶液中加入高铁酸钾,混合均匀并干燥得到β-cd包覆高铁酸钾;

12、4)、在聚乙烯醇水溶液中加入硅酸钠和盐酸制备粘合剂;

13、5)、改性高岭土与β-cd包覆高铁酸钾以质量比3∶(1~3)混合加入粘合剂中,压制成型,干燥制备得到改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料。

14、其中,优选地,所述高岭土的煅烧时间应不少于120min,并对获得的煅烧高岭土进行研磨处理。

15、进一步地,本专利技术优选采用浓度1.5~2.5mol/l的硝酸溶液处理所述煅烧高岭土,且处理时间不少于120min。更优选地,所述硝酸溶液处理过程是在80~10本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料,是以质量比为3∶(1~3)的改性高岭土与β-CD包覆高铁酸钾混合并加入粘合剂压制成型,干燥后得到的复合材料,其中的改性高岭土是采用硝酸溶液对750~820℃煅烧的高岭土进行处理后得到的改性高岭土,β-CD包覆高铁酸钾是将高铁酸钾置于β-CD乙醇溶液中包覆,干燥得到β-CD包覆高铁酸钾。

2.根据权利要求1所述的改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料,其中的粘合剂是由聚乙烯醇水溶液添加硅酸钠和盐酸得到的粘合剂。

3.权利要求1所述改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料的制备方法,包括:

4.根据权利要求3所述的改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料的制备方法,其特征是所述高岭土的煅烧时间不少于120min。

5.根据权利要求3所述的改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料的制备方法,其特征是采用浓度1.5~2.5mol/L的硝酸溶液处理煅烧高岭土不少于120min。

6.根据权利要求5所述的改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料的制备方法,其特征是所述硝酸溶液处理的过程在80~100℃下搅拌进行。p>

7.根据权利要求3所述的改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料的制备方法,其特征是所述粘合剂中硅酸钠的用量为聚乙烯醇质量的25~40%。

8.根据权利要求3所述的改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料的制备方法,其特征是所述粘合剂的浓度以聚乙烯醇计为100~150g/L。

9.权利要求1所述改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料在吸附降解水体中四环素中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料,是以质量比为3∶(1~3)的改性高岭土与β-cd包覆高铁酸钾混合并加入粘合剂压制成型,干燥后得到的复合材料,其中的改性高岭土是采用硝酸溶液对750~820℃煅烧的高岭土进行处理后得到的改性高岭土,β-cd包覆高铁酸钾是将高铁酸钾置于β-cd乙醇溶液中包覆,干燥得到β-cd包覆高铁酸钾。

2.根据权利要求1所述的改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料,其中的粘合剂是由聚乙烯醇水溶液添加硅酸钠和盐酸得到的粘合剂。

3.权利要求1所述改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料的制备方法,包括:

4.根据权利要求3所述的改性高岭土/包覆型高铁酸钾复合材料的制备方法,其特征是所述高岭土的煅烧时间不少于120min。

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【专利技术属性】
技术研发人员:刘娇琴晋日亚郭成杰乔怡娜贾梦晔张晶晶
申请(专利权)人:中北大学
类型:发明
国别省市:

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