一種花生油改性複合淨水材料的製備方法與流程
2023-09-16 19:54:55
本發明涉及一種花生油改性複合淨水材料的製備方法，屬於淨水材料製備領域。
背景技術：
沸石由於內部有很多孔徑、均勻的管狀孔道和內表面積很大的孔穴，因而具有獨特的吸附、篩分、交換陰陽離子以及催化性能。它能吸收水中氨態氮、有機物和重金屬離子，能有效地降低池底硫化氫毒性，調節pH值，增加水中溶解氧，為浮遊植物生長提供充足碳素，提高水體光合作用強度，同時也是一種良好的微量元素肥料。
有研究發現，表面改性的沸石，特別是用陽離子表面活性劑改性的沸石，在保持原有去除重金屬離子、銨離子和其他無機物及某些有機物能力的同時，還可有效去除水中的含氧酸陰離子，大大提高了其去除有機物的能力。用有機物改性後的沸石，其化學和生物穩定性較好，在有氧和厭氧條件下使用2～4個月，95%以上的有機物改性沸石的性能保持不變，且不影響水中微生物的活性。由於沸石表面矽氧結構具有極強的親水性易使結構外部陽離子水解，其對許多有機汙染物的吸附性能較差，從而限制了其使用。
納米二氧化鈦由於化學性質穩定、難溶、無毒、成本低、光催化效率高，作為光催化半導體材料的代表，在紫外光照射下，其價帶上的光生空穴會在水中產生氧化能力極強的氫氧自由基，可降解水中的有機汙染物，且降解過程可在常溫常壓下進行，因而成為當前含難降解有機物廢水淨化技術的研究開發熱點。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題：針對目前單一的沸石作為淨水材料，由於其表面的矽氧結構具有極強的親水性及結構外部陽離子的水解，使其對許多有機汙染物的吸附性能較差的缺陷，提供了一種花生油改性複合淨水材料的製備方法，該方法通過酸洗刻蝕、有機離子載入復焙燒蝕製得改性沸石，再用水解沉澱法在其表面沉積，煅燒後負載一層納米二氧化鈦，再經花生油和微生物對其表面進行疏水改性，製得複合淨水材料，本發明利用二氧化鈦在光照下產生氫氧自由基可降解有機汙染物的特點和陽離子改性後的沸石復配，經富含酯基的花生油表面改性，增加淨水材料表面的疏水基團，進一步加強了複合淨水材料對有機汙染物的吸附降解能力，解決了單一沸石淨水材料表面的矽氧結構具有極強的親水性及結構外部陽離子的水解，使其對許多有機汙染物的吸附性能較差的問題，具有極佳的化學和生物穩定性。
為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：
（1）稱取400～500g沸石按固液比為1:8和濃度為1mol/L鹽酸溶液混合後放入超聲清洗儀，以200～300W功率超聲酸洗過夜去除沸石孔道中的雜質，再稱取5～10g十六烷基三甲基溴化銨溶於1～2L去離子水，攪拌均勻製得載入劑溶液；
（2）將上述酸洗後的沸石浸入上述載入劑溶液中並轉入恆溫水浴振蕩器中，在30～40℃下以100～200r/min轉速振蕩進行離子交換反應8～10h後過濾，分離得到濾渣，將濾渣放入馬弗爐中，加熱升溫至200～300℃焙燒1～2h後，得到改性沸石基體；
（3）將上述得到的改性沸石基體倒入其體積5～8倍的質量濃度為5%硫酸氧鈦溶液中，再加入改性沸石總質量20～30%的碳醯胺作為促進劑，於40～50℃的水浴鍋中靜置水解沉積12～15h後過濾，自然晾乾後放入管式電阻爐在300～400℃下保溫煅燒2～3h，即可得到負載納米二氧化鈦的沸石材料，備用；
（4）稱取1～2kg花生人工挑除發芽黴變的個體後用去離子水衝洗15～20min，再將衝洗後的花生放入烘箱，加熱升溫至150～160℃保溫烘乾20～30min，將榨油機預熱30～40min後立即把烘乾的花生倒入，啟動榨油機榨油，收集得到花生油；
（5）按固液比為1:1將備用的負載納米二氧化鈦的沸石材料和花生油混合均勻後裝入陶瓷發酵罐中，按接種量為10%向發酵罐中接入綠膿桿菌，將發酵罐放入33～36℃的恆溫箱中，保溫發酵改性7～9天；
（6）改性結束後過濾分離得到濾渣並將其放入布氏漏鬥中，用無水乙醇反覆抽濾洗滌15～20min後移入烘箱中，加熱升溫至50～60℃，保溫乾燥2～3h後出料，即得複合淨水材料。
本發明的具體應用方法：按投加量為400～500mg/L將本發明製得的複合淨水材料投入待處理水體中，投加完畢後靜置吸附降解5～8h後水質即可淨化達標。本發明製得的複合淨水材料化學生物穩定性好，使用2～4個月後，98.0%以上淨水材料的性能保持不變，經檢測，本發明製得的複合淨水材料對染料廢水的色度去除率達到99.0%以上，COD去除率達到95.8%以上，對染料的吸附量是單一沸石淨水劑吸附量的900倍以上，具有極佳的淨水效果。
本發明的有益效果是：
（1）本發明製得的複合淨水材料原料易得，製備步驟簡單易操作，成本低廉；
（2）本發明製得的複合淨水材料在保持沸石原有去除重金屬離子、銨離子和其他無機物及某些有機物能力的同時，還可有效去除水中的含氧酸陰離子，大大提高了其去除有機物的能力；
（3）本發明製得的複合淨水材料化學生物穩定性好，使用2～4個月後，98.0%以上淨水材料的性能保持不變。
具體實施方式
稱取400～500g沸石按固液比為1:8和濃度為1mol/L鹽酸溶液混合後放入超聲清洗儀，以200～300W功率超聲酸洗過夜去除沸石孔道中的雜質，再稱取5～10g十六烷基三甲基溴化銨溶於1～2L去離子水，攪拌均勻製得載入劑溶液；將上述酸洗後的沸石浸入上述載入劑溶液中並轉入恆溫水浴振蕩器中，在30～40℃下以100～200r/min轉速振蕩進行離子交換反應8～10h後過濾，分離得到濾渣，將濾渣放入馬弗爐中，加熱升溫至200～300℃焙燒1～2h後，得到改性沸石基體；將上述得到的改性沸石基體倒入其體積5～8倍的質量濃度為5%硫酸氧鈦溶液中，再加入改性沸石總質量20～30%的碳醯胺作為促進劑，於40～50℃的水浴鍋中靜置水解沉積12～15h後過濾，自然晾乾後放入管式電阻爐在300～400℃下保溫煅燒2～3h，即可得到負載納米二氧化鈦的沸石材料，備用；稱取1～2kg花生人工挑除發芽黴變的個體後用去離子水衝洗15～20min，再將衝洗後的花生放入烘箱，加熱升溫至150～160℃保溫烘乾20～30min，將榨油機預熱30～40min後立即把烘乾的花生倒入，啟動榨油機榨油，收集得到花生油；按固液比為1:1將備用的負載納米二氧化鈦的沸石材料和花生油混合均勻後裝入陶瓷發酵罐中，按接種量為10%向發酵罐中接入綠膿桿菌，將發酵罐放入33～36℃的恆溫箱中，保溫發酵改性7～9天；改性結束後過濾分離得到濾渣並將其放入布氏漏鬥中，用無水乙醇反覆抽濾洗滌15～20min後移入烘箱中，加熱升溫至50～60℃，保溫乾燥2～3h後出料，即得複合淨水材料。
實例1
稱取400g沸石按固液比為1:8和濃度為1mol/L鹽酸溶液混合後放入超聲清洗儀，以200W功率超聲酸洗過夜去除沸石孔道中的雜質，再稱取5g十六烷基三甲基溴化銨溶於1L去離子水，攪拌均勻製得載入劑溶液；將上述酸洗後的沸石浸入上述載入劑溶液中並轉入恆溫水浴振蕩器中，在30℃下以100r/min轉速振蕩進行離子交換反應8h後過濾，分離得到濾渣，將濾渣放入馬弗爐中，加熱升溫至200℃焙燒1h後，得到改性沸石基體；將上述得到的改性沸石基體倒入其體積5倍的質量濃度為5%硫酸氧鈦溶液中，再加入改性沸石總質量20%的碳醯胺作為促進劑，於40℃的水浴鍋中靜置水解沉積12h後過濾，自然晾乾後放入管式電阻爐在300℃下保溫煅燒2h，即可得到負載納米二氧化鈦的沸石材料，備用；稱取1kg花生人工挑除發芽黴變的個體後用去離子水衝洗15min，再將衝洗後的花生放入烘箱，加熱升溫至150℃保溫烘乾20min，將榨油機預熱30min後立即把烘乾的花生倒入，啟動榨油機榨油，收集得到花生油；按固液比為1:1將備用的負載納米二氧化鈦的沸石材料和花生油混合均勻後裝入陶瓷發酵罐中，按接種量為10%向發酵罐中接入綠膿桿菌，將發酵罐放入33℃的恆溫箱中，保溫發酵改性7天；改性結束後過濾分離得到濾渣並將其放入布氏漏鬥中，用無水乙醇反覆抽濾洗滌15min後移入烘箱中，加熱升溫至50℃，保溫乾燥2h後出料，即得複合淨水材料。
本發明的具體應用方法：按投加量為400mg/L將本發明製得的複合淨水材料投入待處理水體中，投加完畢後靜置吸附降解5h後水質即可淨化達標。本發明製得的複合淨水材料化學生物穩定性好，使用2個月後，98.2%的淨水材料的性能保持不變，經檢測，本發明製得的複合淨水材料對染料廢水的色度去除率達到99.1%，COD去除率達到96.5%，對染料的吸附量是單一沸石淨水劑吸附量的905倍，具有極佳的淨水效果。
實例2
稱取450g沸石按固液比為1:8和濃度為1mol/L鹽酸溶液混合後放入超聲清洗儀，以250W功率超聲酸洗過夜去除沸石孔道中的雜質，再稱取8g十六烷基三甲基溴化銨溶於2L去離子水，攪拌均勻製得載入劑溶液；將上述酸洗後的沸石浸入上述載入劑溶液中並轉入恆溫水浴振蕩器中，在35℃下以150r/min轉速振蕩進行離子交換反應9h後過濾，分離得到濾渣，將濾渣放入馬弗爐中，加熱升溫至250℃焙燒1h後，得到改性沸石基體；將上述得到的改性沸石基體倒入其體積7倍的質量濃度為5%硫酸氧鈦溶液中，再加入改性沸石總質量25%的碳醯胺作為促進劑，於45℃的水浴鍋中靜置水解沉積14h後過濾，自然晾乾後放入管式電阻爐在350℃下保溫煅燒3h，即可得到負載納米二氧化鈦的沸石材料，備用；稱取2kg花生人工挑除發芽黴變的個體後用去離子水衝洗18min，再將衝洗後的花生放入烘箱，加熱升溫至155℃保溫烘乾25min，將榨油機預熱35min後立即把烘乾的花生倒入，啟動榨油機榨油，收集得到花生油；按固液比為1:1將備用的負載納米二氧化鈦的沸石材料和花生油混合均勻後裝入陶瓷發酵罐中，按接種量為10%向發酵罐中接入綠膿桿菌，將發酵罐放入35℃的恆溫箱中，保溫發酵改性8天；改性結束後過濾分離得到濾渣並將其放入布氏漏鬥中，用無水乙醇反覆抽濾洗滌18min後移入烘箱中，加熱升溫至55℃，保溫乾燥3h後出料，即得複合淨水材料。
本發明的具體應用方法：按投加量為500mg/L將本發明製得的複合淨水材料投入待處理水體中，投加完畢後靜置吸附降解8h後水質即可淨化達標。本發明製得的複合淨水材料化學生物穩定性好，使用4個月後，98.1%以上淨水材料的性能保持不變，經檢測，本發明製得的複合淨水材料對染料廢水的色度去除率達到99.5%，COD去除率達到97.8%，對染料的吸附量是單一沸石淨水劑吸附量的910倍，具有極佳的淨水效果。
實例3
稱取500g沸石按固液比為1:8和濃度為1mol/L鹽酸溶液混合後放入超聲清洗儀，以300W功率超聲酸洗過夜去除沸石孔道中的雜質，再稱取10g十六烷基三甲基溴化銨溶於2L去離子水，攪拌均勻製得載入劑溶液；將上述酸洗後的沸石浸入上述載入劑溶液中並轉入恆溫水浴振蕩器中，在40℃下以200r/min轉速振蕩進行離子交換反應10h後過濾，分離得到濾渣，將濾渣放入馬弗爐中，加熱升溫至300℃焙燒2h後，得到改性沸石基體；將上述得到的改性沸石基體倒入其體積8倍的質量濃度為5%硫酸氧鈦溶液中，再加入改性沸石總質量30%的碳醯胺作為促進劑，於50℃的水浴鍋中靜置水解沉積15h後過濾，自然晾乾後放入管式電阻爐在400℃下保溫煅燒3h，即可得到負載納米二氧化鈦的沸石材料，備用；稱取2kg花生人工挑除發芽黴變的個體後用去離子水衝洗20min，再將衝洗後的花生放入烘箱，加熱升溫至160℃保溫烘乾30min，將榨油機預熱40min後立即把烘乾的花生倒入，啟動榨油機榨油，收集得到花生油；按固液比為1:1將備用的負載納米二氧化鈦的沸石材料和花生油混合均勻後裝入陶瓷發酵罐中，按接種量為10%向發酵罐中接入綠膿桿菌，將發酵罐放入36℃的恆溫箱中，保溫發酵改性9天；改性結束後過濾分離得到濾渣並將其放入布氏漏鬥中，用無水乙醇反覆抽濾洗滌20min後移入烘箱中，加熱升溫至60℃，保溫乾燥3h後出料，即得複合淨水材料。
本發明的具體應用方法：按投加量為500mg/L將本發明製得的複合淨水材料投入待處理水體中，投加完畢後靜置吸附降解8h後水質即可淨化達標。本發明製得的複合淨水材料化學生物穩定性好，使用4個月後，98.3%以上淨水材料的性能保持不變，經檢測，本發明製得的複合淨水材料對染料廢水的色度去除率達到99.8%，COD去除率達到97.8%，對染料的吸附量是單一沸石淨水劑吸附量的920倍，具有極佳的淨水效果。