专利名称：一种复合顺磁纳米絮凝剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种复合顺磁纳米絮凝剂及其制备方法，具体为一种用于将 水体中的悬浮颗粒、胶体微粒等絮凝沉淀的纳米级磁性絮凝剂及其制备方 法。
背景技术：
投入何种絮凝剂以实现污水处理的高效率，是目前水处理过程中的一个 重要问题。现有的絮凝剂有无机絮凝剂、有机絮凝剂、微生物絮凝剂以及无 机和有机高分子絮凝剂等，均存在处理效果不稳定、用量大、污泥产量大、 不易回收利用、控制系统自响应程度差，造成絮凝剂的严重浪费不彻底、易 造成二次污染等问题。因此，针对不同的废水，确定一种高效絮凝剂是解决 废水处理药剂费用高昂，污泥产量大等问题的一个基本途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合顺磁纳米絮凝剂及其制备方法，并将其投 加到磁絮凝反应器中，再经过电磁分离装置回收利用，解决传统絮凝剂存在 的问题，实现污水处理的低耗能，高效率，易回收。
本发明目的可通过如下方法实现
一种复合顺磁纳米絮凝剂，通过将具有高纯度聚合形态Al^(含量达90% 以上)的聚合氯化铝(PAC)负载到磁性载体Si02/r-FeA-Si02上，得到具 有强电中和能力和更大反应表面的复合纳米絮凝剂。
制备上述复合顺磁纳米絮凝剂的方法，是先用溶胶一凝胶法制备单分散
3球型Si02/ r-FeA-Si02颗粒，然后从PAC中提纯出Al13，得到Alu溶液，在 真空干燥箱内60。C蒸干，得到纳米AL晶体；再通过溶解、包裹Si02/r -Fe304-Si02颗粒后煅烧而成成品。
本发明中，负载用的Si02/r-Fe30fSi02粒径均匀，具有较高热稳定性 且能在较高温度下维持其磁性，因此适用于采用煅烧法在其上进行活性组分 负载，提高磁性。
本发明方法中，提纯出的Ah3粒度为2.5nm，时常结合成线性及枝状的 聚集体(尺寸在几十到几百纳米)，是聚合氯化铝中的最佳凝聚-混凝成分。
本发明的复合顺磁纳米絮凝剂由于在纳米Al13和磁性核心之间有一个 SA隔离层，有效减少了热处理过程中磁性核心和纳米Alu之间的交互作用， 且起到加强粘结的作用。
本发明制备方法具有生产条件简单、成本低廉的优点。所制备的复合纳 米顺磁絮凝剂适用于含颗粒状杂质或污物的污水处理。经对污水絮凝处理证 明，与己有技术相比，具有絮凝效果好、絮凝速度快、用量低、易回收、对 环境无污染、且对人体无毒害作用的优点。
具体实施例方式
在本发明中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解 的含义。
下面结合具体的制备实施例和对比实施例，并参照数据进一步详细地描述本发明。应 理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
在以下的实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。所 用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明，其后所用
4相同试剂如无特殊说明，均以首次标明的内容相同。 实施例1
复合顺磁纳米絮凝剂的制备
(1) r-Fe203-Si02复合物的制备将正硅酸乙酯(分析纯)、无水乙醇(分 析纯)、去离子水配制成溶液，按照Fe必,与(Fe203+Si02)的摩尔比范围0. 070 0.450，将10gFe(N03)3'9H2。(分析纯)溶于溶液中，搅拌lh，并控制溶液 pH值在0.75左右以得到较稳定的溶胶，在空气中自然凝胶化，所得凝胶置 于烘箱中缓慢升温至ll(TC得到干凝胶。研磨后分别在不同温度条件下 (350 90(TC)煅烧30min得到Fe203-Si02复合物。
(2) Si(V( r-Fe203-Si02)的制备将1.0g上述复合物颗粒加入至40mL 无水乙醇中并超声处理30min，加入20mL正硅酸乙酯溶液(4mL正硅酸乙酯 +1611^无水乙醇)，并逐滴加入一定量氨水溶液致使溶液呈中性，搅拌条件下 反应6h以保证正硅酸乙酯水解完全，离心过滤后将反应物颗粒于110。C条件 下烘干后在50(TC下煅烧60min，得到Si(V( r-Fe203-Si02)磁性絮凝剂载体。 重复此步骤即可进行二次包覆，以调节Si02包覆层的厚度以及颗粒的大小。 经多次包覆，控制制备的磁载体粒径在100—150nm。
(3) 纳米Ali3的制备首先采用滴碱法，用NaOH和AlCl3按2. 4:1的 比例配制出碱化度为2. 4，总铝浓度为0. 5mol/L的聚合氯化铝(PAC)，然后 用S02 7Ba2+沉淀置换法，从制得的PAC中提纯出Ah3，得到AL溶液，在 真空干燥箱内6(TC蒸干，得到纳米AL3晶体。纳米A:U极少以单体形态存在，
而是以枝状和线性结构存的聚集体，经扫描电镜观察，a:u聚体尺寸在几十到几百纳米。
(4)分别称取2g煅烧过的Si02/ r_Fe304-Si02和2gA乙晶体与50ml 无水乙醇混合，超声分散30min后，放置陈化5h，经离心过滤取沉淀在180 X:干燥l小时，自然冷却至室温。用同样的方法涂覆AU，如此重复操作。 将涂覆了数次A:L3的催化剂及载体在马弗炉中50(rC煅烧3h，自然降温，得 到以Si02/ r-Fe304-Si02为载体的纳米AU絮凝剂。该絮凝剂呈颗粒状，粒径 在350—600纳米。 实施例2
分别对相同用量(10g/L)的PAC(由上滴碱法制得)、A1C13、 FeCl3和实 施例1的复合顺磁纳米絮凝剂做对比试验，通过对色度为1000倍、浊度为 500mg/L的自制废水进行处理发现，复合磁性纳米絮凝剂比其他几种絮凝剂 有更好的脱色去浊效果，絮团沉降速度大，产生污泥体积减少了65。/o(同PAC 相比)。通过在磁絮凝反应器中应用，对实例一中所述的复合磁性纳米絮凝 剂达到90%的回收率。
权利要求
1、一种复合顺磁纳米絮凝剂，其特征在于，是由SiO2/γ-Fe3O4-SiO2颗粒和高纯度纳米Al13聚合氯化铝复合而成。
2、 一种制备权利要求1所说的复合顺磁纳米絮凝剂的方法，其特征在 于，是先用溶胶一凝胶法制备单分散球型Si02/ r-Fe304-Si02颗粒， 从制得的PAC中提纯出Al13，得到A:U溶液，在真空干燥箱内6(TC 蒸干，得到纳米Al13晶体；再通过溶解、包裹Si02/ r-Fe304-Si02 颗粒后煅烧而成成品。
3、 如权利要求2所述的提纯出的纳米Ah3，其特征在于，提纯出的Al13 粒度为2. 5nm，结合成枝状和线状。
全文摘要
一种复合纳米顺磁絮凝剂及其制备方法，涉及一种用于将水体中的悬浮颗粒及胶体微粒絮凝沉淀的磁性絮凝剂及其制备方法。其特征在于该絮凝剂是从常规PAC中提取分离具有高絮凝能力的纳米Al<sub>13</sub>，并将其同磁性载体SiO<sub>2</sub>/γ-Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>-SiO<sub>2</sub>相结合，而得到高纯高效的复合纳米顺磁絮凝剂。该絮凝剂在磁场中更高的絮凝活性。本发明制备方法具有生产条件简单、成本低廉的优点。所制备的复合纳米顺磁絮凝剂适用于含金属粒子、含油废水、印染废水等污水处理。经对污水絮凝处理证明，与已有技术相比，具有絮凝效果好、絮凝速度快、用量低、易回收、对环境无污染、且对人体无毒害作用的优点。
文档编号C02F1/48GK101423273SQ20081023622
公开日2009年5月6日 申请日期2008年11月18日 优先权日2008年11月18日
发明者兴 刘, 吴春笃, 超 徐, 朱国锋, 段明飞, 解清杰 申请人:江苏大学