申请日2018.09.07
公开(公告)日2018.12.25
IPC分类号B01J20/26; B01J20/30; B01J20/28; C02F1/28; C02F101/20; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种磁性纳米吸附材料，包括以下按照重量份的原料：纳米碳酸钙40‑50份、纳米陶瓷粉20‑35份、纳米碳化硅5‑10份、碳化硼10‑18份、纳米膨润土6‑10份、硅藻土5‑10份、氧化铝5‑10份、石英粉1‑5份、纳米NiO3‑8份、改性氧化石墨烯3‑8份、聚四氟乙烯8—15份、聚氨酯树脂6‑12份、羧甲基纤维素钠6‑10份、邻苯二甲酸二丁酯1‑5份、邻羟基苯甲酸苯酯1‑5份、医用石膏粉0.1‑0.5份。本发明提出的复合材料对重金属和有机物污染物具有广谱高效的吸附能力，无论是有机物的极性强弱，均可以被其从水相中吸附出来，另外对于放射性核素也具有较高的吸附能力。
权利要求书
1.一种磁性纳米吸附材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：纳米碳酸钙40-50份、纳米陶瓷粉20-35份、纳米碳化硅5-10份、碳化硼10-18份、纳米膨润土6-10份、硅藻土5-10份、氧化铝5-10份、石英粉1-5份、纳米NiO3-8份、改性氧化石墨烯3-8份、聚四氟乙烯8—15份、聚氨酯树脂6-12份、羧甲基纤维素钠6-10份、邻苯二甲酸二丁酯1-5份、邻羟基苯甲酸苯酯1-5份、医用石膏粉0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的磁性纳米吸附材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：纳米碳酸钙42-48份、纳米陶瓷粉24-30份、纳米碳化硅6-8份、碳化硼12-16份、纳米膨润土7-9份、硅藻土7-9份、氧化铝6-9份、石英粉2-4份、纳米NiO4-7份、改性氧化石墨烯4-7份、聚四氟乙烯9—12份、聚氨酯树脂8-10份、羧甲基纤维素钠7-9份、邻苯二甲酸二丁酯2-4份、邻羟基苯甲酸苯酯2-4份、医用石膏粉0.2-0.4份。
3.根据权利要求2所述的磁性纳米吸附材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：纳米碳酸钙45份、纳米陶瓷粉27份、纳米碳化硅7份、碳化硼14份、纳米膨润土8份、硅藻土8份、氧化铝7份、石英粉3份、纳米NiO5份、改性氧化石墨烯6份、聚四氟乙烯10份、聚氨酯树脂9份、羧甲基纤维素钠8份、邻苯二甲酸二丁酯3份、邻羟基苯甲酸苯酯3份、医用石膏粉0.3份。
4.如权利要求1-3任一所述的一种磁性纳米吸附材料，其特征在于，所述纳米碳酸钙的粒径为30-50纳米，所述纳米陶瓷粉的粒径为80-100纳米，所述纳米碳化硅的粒径为50-100纳米，所述纳米膨润土的粒径为60-80纳米，所述纳米NiO的粒径为50-80纳米。
5.根据权利要求1-3任一所述的磁性纳米吸附材料，其特征在于，所述的改性氧化石墨烯采用下面的步骤制备而成：
(1)采用Hummers法制得氧化石墨，将质量分数为1%-4%氧化石墨和1%-4%的交联剂放入烧杯中加入去离子水，超声处理2-4h，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液，其中交联剂为乙二醛、戊二醛、二缩水甘油醚中的一种或多种;
(2)配置1-20g/L的氧化石墨烯溶液，溶剂为二甲基亚砜DMSO，加入端氨基超支化聚合物，其中端氨基超支化聚合物与氧化石墨烯的质量比为1：10-1：20，超声反应4-5h，高速离心，离心速率为1000-1500rpm，干燥后得到改性氧化石墨烯粉末。
6.一种如权利要求1-5任一所述的磁性纳米吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)向高速混合机中加入纳米膨润土、硅藻土和氧化铝，升温至65-80℃后用超声波发生器充分混合10-15min，再加入纳米碳酸钙、纳米陶瓷粉、纳米碳化硅、碳化硼、石英粉和纳米NiO继续用超声波发生器充分混合10-15min得混合物A;
2)将混合物A加入到砂磨机中，砂磨40-60min后得混合物B;
3)先将改性氧化石墨烯、聚四氟乙烯、聚氨酯树脂和羧甲基纤维素钠加入到高速混合机中，混合10-15min后再加入混合物B，然后升温至75-80℃，保温15-20min后开始自然冷却降温，当温度降至35-40℃后再加入邻苯二甲酸二丁酯、邻羟基苯甲酸苯酯和医用石膏粉继续混合20-25min，即得混合物C;
4)将混合物C经挤出机在90-100℃下挤压成片，冷却破碎后加入到粉碎机中，粉碎后的粉末颗粒经180目筛过筛，即得一种磁性纳米吸附材料成品。
7.一种如权利要求1-5任一所述的磁性纳米吸附材料在废水污染治理领域中的应用。
说明书
一种磁性纳米吸附材料的制备及其在废水污染治理中的应用
技术领域
本发明涉及废水 污染治理技术领域，具体是一种磁性纳米吸附材料的制备及其在废水 污染治理中的应用。
背景技术
污水，通常指受一定污染的、来自生活和生产的排出水。根据污水来源的观点，污水 可以定义为从住宅、机关、商业或者工业区排放的与地下水。地表水、暴风雪等混合的携带有废物的液体或者水。按照污水来源，污水可以分为这四类。第一类：工业废水，来自 制造采矿和工业生产活动的污水，包括来自于工业或者商业储藏、加工的径流活渗沥液， 以及其它不是生活污水的废水。第二类：生活污水，来自住宅、写字楼、机关或相类似的 污水;卫生污水;下水道污水，包括下水道系统中生活污水中混合的工业废水。第三类： 商业污水，来自商业设施而且某些成分超过生活污水的无毒、无害的污水，如餐饮污水、 洗衣房污水、动物饲养污水，发廊产生的污水等。第四类：表面径流，来自雨水、雪水、 高速公路下水，来自城市和工业地区的水等等，表面径流没有渗进土壤，沿街道和陆地进 入地下水。
对于污染水体的治理技术有多种，从治理的方式来看，主要分为三大类：物理治理方 法、化学治理方法以及生物和生态治理方法。物理方法主要有截污(控制外源)、底泥疏梭、 曝气复氧以及引水调水等技术。例如2007年为了缓解蓝藻暴发引发的供水危机，直接从 长江调了27亿立方米水进入太湖。化学方法主要是通过向水体投加化学药剂以及其他絮 凝沉淀剂等，达到降低水体COD，去除水体中的氮、磷、重金属、藻类的目的。生物和生 态修复技术主要有微生物治理技术、人工湿地技术、植物修复技术等。
近年来，进行污水处理的研究越来越多，但都普遍存在污水处理量有限，处理时间过 长，处理对象具有针对性的缺点，如活性炭材料，对污水中的极性有机污染物的吸附处理 能力很差，酵母菌法只是针对特定的制药污水处理，且处理成本仍然偏高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁性纳米吸附材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种磁性纳米吸附材料，包括以下重量份数的原料：纳米碳酸钙40-50份、纳米陶瓷 粉20-35份、纳米碳化硅5-10份、碳化硼10-18份、纳米膨润土6-10份、硅藻土5-10 份、氧化铝5-10份、石英粉1-5份、纳米NiO 3-8份、改性氧化石墨烯3-8份、聚四氟 乙烯8—15份、聚氨酯树脂6-12份、羧甲基纤维素钠6-10份、邻苯二甲酸二丁酯1-5份、 邻羟基苯甲酸苯酯1-5份、医用石膏粉0.1-0.5份。
作为本发明进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：纳米碳酸钙42-48份、纳米 陶瓷粉24-30份、纳米碳化硅6-8份、碳化硼12-16份、纳米膨润土7-9份、硅藻土7-9 份、氧化铝6-9份、石英粉2-4份、纳米NiO 4-7份、改性氧化石墨烯4-7份、聚四氟乙 烯9—12份、聚氨酯树脂8-10份、羧甲基纤维素钠7-9份、邻苯二甲酸二丁酯2-4份、 邻羟基苯甲酸苯酯2-4份、医用石膏粉0.2-0.4份。
作为本发明再进一步的方案：纳米碳酸钙45份、纳米陶瓷粉27份、纳米碳化硅7份、碳化硼14份、纳米膨润土8份、硅藻土8份、氧化铝7份、石英粉3份、纳米NiO5份、 改性氧化石墨烯6份、聚四氟乙烯10份、聚氨酯树脂9份、羧甲基纤维素钠8份、邻苯 二甲酸二丁酯3份、邻羟基苯甲酸苯酯3份、医用石膏粉0.3份。
作为本发明再进一步的方案：所述纳米碳酸钙的粒径为30-50纳米，所述纳米陶瓷粉 的粒径为80-100纳米，所述纳米碳化硅的粒径为50-100纳米，所述纳米膨润土的粒径为60-80纳米，所述纳米NiO的粒径为50-80纳米。
作为本发明再进一步的方案：所述的改性氧化石墨烯采用下面的步骤制备而成：
1)采用Hummers法制得氧化石墨，将质量分数为1%-4%氧化石墨和1%-4%的交联 剂放入烧杯中加入去离子水，超声处理2-4h，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液，其中交联 剂为乙二醛、戊二醛、二缩水甘油醚中的一种或多种;
2)配置1-20g/L的氧化石墨烯溶液，溶剂为二甲基亚砜DMSO，加入端氨基超支化聚合物，其中端氨基超支化聚合物与氧化石墨烯的质量比为1：10-1：20，超声反应4-5h， 高速离心，离心速率为1000-1500rpm，干燥后得到改性氧化石墨烯粉末。
所述磁性纳米吸附材料的制备方法，步骤如下：
1)向高速混合机中加入纳米膨润土、硅藻土和氧化铝，升温至65-80℃后用超声波发 生器充分混合10-15min，再加入纳米碳酸钙、纳米陶瓷粉、纳米碳化硅、碳化硼、石英粉和纳米NiO继续用超声波发生器充分混合10-15min得混合物A;
2)将混合物A加入到砂磨机中，砂磨40-60min后得混合物B;
3)先将改性氧化石墨烯、聚四氟乙烯、聚氨酯树脂和羧甲基纤维素钠加入到高速混 合机中，混合10-15min后再加入混合物B，然后升温至75-80℃，保温15-20min后开始 自然冷却降温，当温度降至35-40℃后再加入邻苯二甲酸二丁酯、邻羟基苯甲酸苯酯和医 用石膏粉继续混合20-25min，即得混合物C;
4)将混合物C经挤出机在90-100℃下挤压成片，冷却破碎后加入到粉碎机中，粉碎后的粉末颗粒经180目筛过筛，即得一种磁性纳米吸附材料成品。
上述磁性纳米吸附材料应用在废水污染治理领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：选用纳米碳酸钙、纳米陶瓷粉、纳米碳化硅 作为主要材料同时加入各种助剂对聚四氟乙烯和聚氨酯树脂进行改性，特别是改性氧化石 墨烯的加入，使得改性后的复合材料对重金属和有机物污染物具有广谱高效的吸附能力， 无论是有机物的极性强弱，均可以被其从水相中吸附出来，而且通过表面磁性修饰，吸附 饱和的纳米微球在外磁场吸引下，轻松实现富集，另外对于放射性核素也具有较高的吸附 能力。
