一種節能環保淨水劑及其製備方法與流程

2023-08-08 10:24:21 1

本發明涉及環保淨水技術領域，具體涉及一種節能環保淨水劑及其製備方法。

背景技術：

由於人口增長和經濟發展，對資源的過量開採和不合理開發利用而產生的影響資源質量的一系列問題，這些問題已經直接威脅到我們和子孫後代的生存。

我國同樣面臨著這些問題，我國是一個水資源匱乏的國家，如何緩解水資源匱乏以及汙染等問題已經成為一個刻不容緩的問題。

目前，處理水資源汙染問題有物理、化學、生物、綜合等多種方法，但是物理方法多存在處理效果不佳，處理率不穩定問題；生物方法處理成本過高，不適宜推廣使用；多採用化學方法來處理汙水，但是現有的淨水劑，其試劑成分存在二次汙染問題，對環境也會有一定的影響。而物理法則利用具有大比表面積的活性炭對汙染物進行吸附，但是目前市場上銷售的活性炭吸附劑的吸附效果不顯著，且使用一段時間後就會出現活性炭飽和現象，因此其效果持續時間不長。

凹凸棒土是一種多孔型鏈層狀含水富鎂鋁矽酸鹽類粘土礦物，凹凸棒土的骨架結構呈三維立體狀，由矽氧四面體和鎂鋁八面體通過共用頂點相互連接而成，沸石孔道和孔隙貫穿整個結構，是一種多孔性礦物質，晶體結構內部具有大量的沸石通道，而且晶體內部沸石孔道尺寸大小一致，使其具有分子篩的作用，可用於各種工業廢水的吸附。如果將凹凸棒土進行改性，可使得其吸附效果更好且更持久。

技術實現要素：

鑑於上述現有技術的缺陷，本發明要解決的技術問題是提供一種節能環保淨水劑及其製備方法，該淨水劑對汙水中的汙染物的吸附作用更好，且淨水效果更持久，單位面積使用量減少，達到節能環保的目的。

鑑於上述要解決的技術問題，本發明提供如下的技術解決方案：

一種節能環保淨水劑，由活性物質和殼聚糖接枝改性凹凸棒土混合而成，活性物質按重量百分比計，包括：氧化鎂25-45％、氫氧化鈣18-25％、氧化鈣15-27％、二氧化鈦7-18％、託瑪琳粉2-6％和次氯酸鈉1-6％。

優選的，所述的氧化鎂的尺寸為230-750目，氫氧化鈣的尺寸為450-620目，氧化鈣的尺寸為420-1250目，二氧化鈦的尺寸為850-2000目，託瑪琳粉尺寸為650-1250目，次氯酸鈉尺寸為450-800目。

優選的，所述殼聚糖接枝改性凹凸棒土是以殼聚糖和有機凹凸棒土為原料，通過二元醛交聯製得，所述殼聚糖與二元醛改性凹凸棒土的質量比為1:1-1:3。

進一步優選的，所述殼聚糖其分子量為2.5×105，脫乙醯度為75-95%，所用有機凹凸棒土為二元醛改性凹凸棒土；所用的二元醛為乙二醛或戊二醛。

進一步優選的，所述殼聚糖接枝改性凹凸棒土的製備方法包括如下步驟：

（1）將凹凸棒土粉體以固液質量比1:10-1:30分散於有機溶劑中，超聲分散10-30min，滴加氨基矽烷偶聯劑，70-100℃反應6-10h；反應結束後，除去溶劑，真空乾燥，研磨過篩，即得矽烷偶聯劑改性有機凹凸棒土；

（2）將上述矽烷偶聯劑改性有機凹凸棒土分散於以質量計為5%二元醛溶液中，固液質量比為1:10-1:25，30℃攪拌3-4h，過濾，去離子水多次洗滌，真空乾燥，即得二元醛改性凹凸棒土；

（3）將殼聚糖溶解在質量計為1%醋酸溶液中配成質量與體積比為0.5%-1.5%的殼聚糖醋酸溶液，攪拌3h，滴加到質量與體積比為1-2%二元醛改性凹凸棒土懸浮液中，攪拌並加熱至30-45℃，反應3-5h，離心分離，充分洗滌，除去未共價交聯的殼聚糖，在鹼性條件下，加入還原劑室溫還原10-12h，去離子水充分洗滌後，真空乾燥，研磨過篩，即得殼聚糖接枝改性凹凸棒土。

優選的，所述的二氧化鈦為金紅石型或銳鈦礦型晶型。

優選的，所述的活性物質與殼聚糖接枝改性凹凸棒土的重量比為0.15-0.62：1。

本發明還提供了一種製備上述節能環保淨水劑的方法，包括如下步驟：

（1）按重量分稱取各原料；

（2）將各原料混合粉碎至2000目，混合均勻，即得所需節能環保淨水劑。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

（1）本發明的淨水劑成分的活性物質具有殺菌抑菌的作用，且發揮效果時間長，可用於各種工業廢水、生活汙水、湖水、河水及自來水的淨化；

（2）本發明的淨水劑所使用的殼聚糖接枝改性凹凸棒土，是採用凹凸棒土和殼聚糖為原料製備的複合吸附材料，其可充分發揮兩者的優勢，同時，可顯著改善殼聚糖吸附材料在溶液中沉降性能差、分離困難、在酸性溶液中易流失的缺陷；殼聚糖接枝改性的凹凸棒土對於水體中的汙染物具有更明顯的吸附效果，且綠色環保無汙染；

（3）本發明的淨水劑成本較低，使用方便，降低淨水的整體成本，可降低單位面積水體的使用量，節能環保。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明的技術方案。這些實施例僅用於說明本發明的最優方案而不用於限制本發明的保護範圍。

實施例1

本實施例提供一種節能環保淨水劑，由活性物質和殼聚糖接枝改性凹凸棒土混合而成，活性物質按重量百分比計，包括：氧化鎂25％、氫氧化鈣25％、氧化鈣27％、二氧化鈦18％、託瑪琳粉2％和次氯酸鈉1％。所述活性物質與殼聚糖接枝改性凹凸棒土的重量比為0.15：1。

上述的氧化鎂的尺寸為230目，氫氧化鈣的尺寸為450目，氧化鈣的尺寸為420目，二氧化鈦的尺寸為850目，託瑪琳粉尺寸為650目，次氯酸鈉尺寸為450目。其中二氧化鈦為金紅石型晶型。

所述殼聚糖接枝改性凹凸棒土是以殼聚糖和有機凹凸棒土為原料，通過二元醛交聯製得，所述殼聚糖與二元醛改性凹凸棒土的質量比為1:1，其中殼聚糖其分子量為2.5×105，脫乙醯度為75%，所用有機凹凸棒土為二元醛改性凹凸棒土；所用的二元醛為乙二醛。

上述殼聚糖接枝改性凹凸棒土的製備方法包括如下步驟：

（1）將凹凸棒土粉體以固液質量比1:10分散於有機溶劑中，超聲分散10min，滴加氨基矽烷偶聯劑，70℃反應6h；反應結束後，除去溶劑，真空乾燥，研磨過篩，即得矽烷偶聯劑改性有機凹凸棒土；其中氨基矽烷偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基矽烷；氨基矽烷偶聯劑與凹凸棒土的質量比為1:1；有機溶劑為甲苯。

（2）將上述矽烷偶聯劑改性有機凹凸棒土分散於以質量計為5%二元醛溶液中，固液質量比為1:10，30℃攪拌3h，過濾，去離子水多次洗滌，真空乾燥，即得二元醛改性凹凸棒土；

（3）將殼聚糖溶解在質量計為1%醋酸溶液中配成質量與體積比為0.5%的殼聚糖醋酸溶液，攪拌3h，滴加到質量與體積比為1%二元醛改性凹凸棒土懸浮液中，攪拌並加熱至30℃，反應3h，離心分離，充分洗滌，除去未共價交聯的殼聚糖，在鹼性條件下，加入還原劑室溫還原10h，去離子水充分洗滌後，真空乾燥，研磨過篩，即得殼聚糖接枝改性凹凸棒土。還原劑為濃度3mol/l的硼氫化鈉。

本實施例還提供了一種製備上述節能環保淨水劑的方法，具體包括如下步驟：

（1）按重量分稱取各原料；

（2）將各原料混合粉碎至2000目，混合均勻，即得所需節能環保淨水劑。

實施例2

本實施例提供一種節能環保淨水劑，由活性物質和殼聚糖接枝改性凹凸棒土混合而成，活性物質按重量百分比計，包括：氧化鎂45％、氫氧化鈣25％、氧化鈣15％、二氧化鈦7％、託瑪琳粉6％和次氯酸鈉1％。所述活性物質與殼聚糖接枝改性凹凸棒土的重量比為0.62：1。

上述的氧化鎂的尺寸為750目，氫氧化鈣的尺寸為620目，氧化鈣的尺寸為1250目，二氧化鈦的尺寸為2000目，託瑪琳粉尺寸為1250目，次氯酸鈉尺寸為800目。其中二氧化鈦為銳鈦礦型晶型。

所述殼聚糖接枝改性凹凸棒土是以殼聚糖和有機凹凸棒土為原料，通過二元醛交聯製得，所述殼聚糖與二元醛改性凹凸棒土的質量比為1:3，其中殼聚糖其分子量為2.5×105，脫乙醯度為95%，所用有機凹凸棒土為二元醛改性凹凸棒土；所用的二元醛為戊二醛。

上述殼聚糖接枝改性凹凸棒土的製備方法包括如下步驟：

（1）將凹凸棒土粉體以固液質量比1:30分散於有機溶劑中，超聲分散30min，滴加氨基矽烷偶聯劑，100℃反應10h；反應結束後，除去溶劑，真空乾燥，研磨過篩，即得矽烷偶聯劑改性有機凹凸棒土；其中氨基矽烷偶聯劑為γ-氨丙基三甲氧基矽烷或n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基矽烷；氨基矽烷偶聯劑與凹凸棒土的質量比為1:1；有機溶劑為二甲苯。

（2）將上述矽烷偶聯劑改性有機凹凸棒土分散於以質量計為5%二元醛溶液中，固液質量比為1:25，30℃攪拌4h，過濾，去離子水多次洗滌，真空乾燥，即得二元醛改性凹凸棒土；

（3）將殼聚糖溶解在質量計為1%醋酸溶液中配成質量與體積比為1.5%的殼聚糖醋酸溶液，攪拌3h，滴加到質量與體積比為2%二元醛改性凹凸棒土懸浮液中，攪拌並加熱至45℃，反應5h，離心分離，充分洗滌，除去未共價交聯的殼聚糖，在鹼性條件下，加入還原劑室溫還原12h，去離子水充分洗滌後，真空乾燥，研磨過篩，即得殼聚糖接枝改性凹凸棒土。還原劑為濃度3mol/l的氰基硼氫化鈉。

本實施例還提供了一種製備上述節能環保淨水劑的方法，具體包括如下步驟：

（1）按重量分稱取各原料；

（2）將各原料混合粉碎至2000目，混合均勻，即得所需節能環保淨水劑。

實施例3

本實施例提供一種節能環保淨水劑，由活性物質和殼聚糖接枝改性凹凸棒土混合而成，活性物質按重量百分比計，包括：氧化鎂37％、氫氧化鈣21％、氧化鈣21％、二氧化鈦10％、託瑪琳粉5％和次氯酸鈉6％。所述活性物質與殼聚糖接枝改性凹凸棒土的重量比為0.45：1。

上述的氧化鎂的尺寸為600目，氫氧化鈣的尺寸為600目，氧化鈣的尺寸為850目，二氧化鈦的尺寸為1500目，託瑪琳粉尺寸為1000目，次氯酸鈉尺寸為600目。其中二氧化鈦為金紅石型晶型。

所述殼聚糖接枝改性凹凸棒土是以殼聚糖和有機凹凸棒土為原料，通過二元醛交聯製得，所述殼聚糖與二元醛改性凹凸棒土的質量比為1:2，其中殼聚糖其分子量為2.5×105，脫乙醯度為80%，所用有機凹凸棒土為二元醛改性凹凸棒土；所用的二元醛為乙二醛。

上述殼聚糖接枝改性凹凸棒土的製備方法包括如下步驟：

（1）將凹凸棒土粉體以固液質量比1:20分散於有機溶劑中，超聲分散20min，滴加氨基矽烷偶聯劑，80℃反應8h；反應結束後，除去溶劑，真空乾燥，研磨過篩，即得矽烷偶聯劑改性有機凹凸棒土；其中氨基矽烷偶聯劑為：γ-氨丙基三乙氧基矽烷；氨基矽烷偶聯劑與凹凸棒土的質量比為1:1；有機溶劑為甲苯。

（2）將上述矽烷偶聯劑改性有機凹凸棒土分散於以質量計為5%二元醛溶液中，固液質量比為1:20，30℃攪拌3.5h，過濾，去離子水多次洗滌，真空乾燥，即得二元醛改性凹凸棒土；

（3）將殼聚糖溶解在質量計為1%醋酸溶液中配成質量與體積比為1.0%的殼聚糖醋酸溶液，攪拌3h，滴加到質量與體積比為1.5%二元醛改性凹凸棒土懸浮液中，攪拌並加熱至40℃，反應4h，離心分離，充分洗滌，除去未共價交聯的殼聚糖，在鹼性條件下，加入還原劑室溫還原11h，去離子水充分洗滌後，真空乾燥，研磨過篩，即得殼聚糖接枝改性凹凸棒土。還原劑為濃度3mol/l的硼氫化鈉。

本實施例還提供了一種製備上述節能環保淨水劑的方法，具體包括如下步驟：

（1）按重量分稱取各原料；

（2）將各原料混合粉碎至2000目，混合均勻，即得所需節能環保淨水劑。

以上所述僅為本發明的優選實施例，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。