申请日2011.12.07
公开(公告)日2012.06.13
IPC分类号B01J20/26; C02F1/70; C02F1/28; B01J20/30
摘要
本发明公开了一种聚苯乙烯树脂负载纳米零价铁的制备方法及其在含油废水上的应用，其制备以硼氢化钠为还原剂将亚铁离子还原成纳米零价铁，通过控制反应条件、滴加速度和搅拌速度保证反应形成的纳米零价铁颗粒的粒径在100nm以下，在反应过程中，采用预处理过的强酸性聚苯乙烯阳离子树脂作为负载材料，利用树脂的孔隙将反应产生的纳米零价铁颗粒充分地分散并负载在树脂上。本发明具有制备方法简单，成本低，对外界环境条件无特殊要求，占用空间小的优点，制备的材料应用于处理低浓度含油废水，集合了树脂的吸附性能和纳米零价铁的强还原性，去油率达到了90%以上，除浊率达到75%以上。
权利要求书
1.一种聚苯乙烯树脂负载纳米零价铁的制备方法，其步骤如下：
1) 先用4mol/L的盐酸处理树脂0.5～2h，将树脂表面的钠离子交换H+，再用蒸馏水清洗干净;
2) 将FeSO4·7H2O和处理过的树脂按照质量比1:5，即5g：25g，加到100ml蒸馏水中，然后再加入0.5～1.5g聚乙烯吡咯烷酮，在磁力搅拌下交换1～2h，保证所有的Fe2+交换到阳离子交换树脂的表面，然后用蒸馏水将交换过的树脂清洗以去除树脂表面未交换上的Fe2+;
3) 用蒸馏水配制0.2mol/L的NaBH4溶液，将步骤2)中的20g树脂转移到盛有100ml蒸馏水的烧杯中，磁力搅拌作用下，缓慢加入100mlNaBH4溶液，最后变成黑色，滴加完毕后，继续搅拌30min，清洗黑色树脂，去除表面未反应的NaBH4溶液，最后将所得的聚苯乙烯树脂负载纳米零价铁材料保存在0.01mol/L的NaOH水溶液中待用。
2.一种权利要求1所制备的聚苯乙烯树脂负载纳米零价铁材料在含油废水中的应用，其步骤如下：在反应器中加入100～500mg/L的100ml含油废水，然后加入2～8g聚苯乙烯树脂负载纳米零价铁，离心条件下反应。
3.根据权利要求所述的的聚苯乙烯树脂负载纳米零价铁材料在含油废水中的应用，其特征在于：所述反应的条件为还包括温度30～50℃，转速为120～240rpm，反应时间为15～45min。
说明书
聚苯乙烯树脂负载纳米零价铁的制备方法及在含油废水上的应用
技术领域
本发明属于纳米材料制备和含油废水处理技术领域，特别涉及一种聚苯乙烯阳离子树脂负载纳米零价铁的制备方法及在含油废水上的应用。
背景技术
含油废水主要来自石油、石油化工、焦化、机械加工、船舶、钢铁等行业。含油废水对环境和水土的危害是多方面的。随着社会的发展，对生产工艺的提高、出水水质的要求及污水综合排放标准日益严格，现有的处理技术与设备已经不能满足当前含油废水治理的要求，而处理废水最重要的是处理材料的选择。因此，寻求经济合理、处理效能高的新材料势在必行。
处理含油废水的方法主要由物理法、化学法、物理化学法和生物法。然而这些方法各有各的缺点，如产生较多污泥、能耗高及条件苛刻等，故迫切需要开发新的处理含油废水的工艺。近年来，物理化学法处理含油废水日益受到重视，而物理化学法处理主要取决于材料的性能，如活性炭和陶瓷，由于其处理成本高、除油性能不好及再生困难等原因限制了其在含油废水中的应用。
纳米级铁由于受地磁力、小颗粒间的静磁力以及表面张力等共同作用下，容易发生团聚，在空气中也容易发生燃烧。聚苯乙烯阳离子树脂的引入能够对溶液中生成的纳米铁起到分散作用，减小其发生团聚的概率。其次，由于树脂具有良好的吸附性能，树脂负载的纳米铁材料可以同时发挥树脂的吸附作用和纳米零价铁的还原作用，可更有效用于含油废水的处理，尤其是降低含油废水浓度。
发明内容
为了解决含油废水处理材料成本高、除油性能不好的技术问题，本发明提供一种聚苯乙烯树脂负载纳米零价铁的制备方法及在含油废水上的应用。本发明的含油废水处理材料具有成本低、除油性能好的优点。
本发明解决上述技术问题的技术方案包括：
一种聚苯乙烯树脂负载纳米零价铁的制备方法，其步骤如下：
1) 先用4mol/L的盐酸处理树脂0.5～2h，将树脂表面的钠离子交换H+，再用蒸馏水清洗干净;
2) 将FeSO4·7H2O和处理过的树脂按照质量比1:5的比例加到100ml蒸馏水中，然后再加入0.5～1.5g聚乙烯吡咯烷酮，在磁力搅拌下交换1～2h，保证所有的Fe2+交换到阳离子交换树脂的表面，然后用蒸馏水将交换过的树脂清洗以去除树脂表面未交换上的Fe2+;
3) 用蒸馏水配制0.2mol/L的NaBH4溶液，将步骤2)中的20g树脂转移到盛有100ml蒸馏水的烧杯中，磁力搅拌作用下，缓慢加入100mlNaBH4溶液，树脂迅速由浅黄色变成灰色，最后变成黑色，反应过程有大量的氢气产生，滴加完毕后，继续搅拌30min，再次清洗黑色树脂，去除表面未反应的NaBH4溶液，最后将所得的材料保存在0.01mol/L的NaOH水溶液中待用。
上述的聚苯乙烯树脂负载纳米零价铁材料在含油废水中的应用，其步骤如下：在反应器中加入100～500mg/L的100ml含油废水，然后加入2～8g聚苯乙烯树脂负载纳米零价铁，离心条件下反应。
上述反应中，反应条件为温度30～50℃，转速为120～240rpm，反应时间为15～45min。
本发明以硼氢化钠为还原剂将亚铁盐还原成零价铁。加入聚乙烯吡咯烷酮，通过反应浓度及滴加速度保证颗粒的粒径在100nm以下。在反应过程中，采用预处理过的树脂作为负载材料，使反应产生的零价铁负载在树脂上。聚苯乙烯树脂负载纳米零价铁制备完成后，保存在弱碱性溶液中，用于处理含油废水。
本发明的技术效果在于：1) 材料的制备方法简单，且整个反应过程中都在空气中进行，所用原料价廉易得，占用的空间小;2) 相对于纳米零价铁粉，聚苯乙烯负载的纳米零价铁的分散性好，且粒径分布更为均匀，也不易在空气中氧化;3)本发明所制备的材料集合了树脂的吸附性能和纳米零价铁的还原性能，对低浓度含油废水(含油浓度介于100mg/l与200mg/L)去油率达到了90%以上，而除浊率达到了75%以上。
