本发明涉及净水剂技术领域，具体涉及一种活性炭基净水剂。
背景技术
保护宝贵的水资源是一项重要课题，特别对我国来说，人均淡水资源只占世界平均水平的四分之一。虽然目前众多关于污水排放等保护水资源的法律法规相继出台，但是我国在此方面起步较晚，据相关研究表明，目前我国超过50％的地下水资源已经被污染，而劣五类水的比例也高达30％。因此，净化被污染的水源以及采用高效污水处理材料和技术已经刻不容缓。
传统净水剂主要采用氯气和次氯酸，虽然杀菌和微生物的效果较好，但是并不能去除污水中的重金属和颗粒污染物。絮凝剂包括硫酸铝、硫酸铁等材料虽然可以去除污水中的颗粒污染物，但是对有机污染物的分解并不能发挥有效作用。而具有较大比表面积的材料如活性炭等通过物理吸附净化污水的作用单一，不适合工业大规模使用。
活性炭作为一种具有石墨微晶结构、孔隙发达、吸附能力强的炭质材料，可起到污水处理、空调净化、脱色、有毒有害物质等处理的作用。但是随着人们对活性炭的需求和质量要求的不断提高，活性炭也显现出诸多的缺点，例如通过物理吸附净化污水的作用单一，比表面积低，使用寿命短，已不能满足现代社会发展的需要，成为业界的焦点。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种活性炭基净水剂的制备方法，该活性炭基净水剂兼具吸附、絮凝和催化降解等功能为一体，从而达到多重多方位净化水体的作用。
为了实现上述目的，本发明提供一种活性炭基净水剂，由以下重量份的物质制成：椰子皮80～150重量份、壳聚糖20～40重量份、氯乙酸5～6重量份、多羟基醇30～60重量份、甲基丙烯酰胺5～10重量份、引发剂1～3重量份、有机硅酸酯0.1～0.5重量份、有机钛酸酯10～30重量份、硅烷偶联剂2～6重量份、溶剂50～60重量份。
通过上述技术方案，本发明通过多孔炭、接枝型两性壳聚糖和改性二氧化钛进行复合，使净水剂兼具吸附、絮凝和催化降解等功能为一体，从而达到多重多方位净化水体的作用。且本发明的原材料来源广泛，成本低廉，使用范围广，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种活性炭基净水剂，由以下重量份的物质制成：椰子皮80～150重量份、壳聚糖20～40重量份、氯乙酸5～6重量份、多羟基醇30～60重量份、甲基丙烯酰胺5～10重量份、引发剂1～3重量份、有机硅酸酯0.1～0.5重量份、有机钛酸酯10～30重量份、硅烷偶联剂2～6重量份、溶剂50～60重量份。优选条件下，所述活性炭基净水剂，由以下重量份的物质制成：椰子皮100～120重量份、壳聚糖24～36重量份、氯乙酸5～6重量份、多羟基醇40～50重量份、甲基丙烯酰胺6～9重量份、引发剂1～3重量份、有机硅酸酯0.1～0.5重量份、有机钛酸酯15～25重量份、硅烷偶联剂2～6重量份、溶剂50～60重量份。
本发明还提供一种所述活性炭基净水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰子皮粉碎，然后在惰性气体中退火，得到多孔炭粉末；
(2)将壳聚糖与氯乙酸在40～80℃下反应1～3h后，加入甲基丙烯酰胺和引发剂在乙醇中在混合均匀后，在50～80℃下搅拌反应0.5～3h，得到接枝改性壳聚糖；
(3)将有机钛酸酯和有机硅酸酯在溶剂中搅拌均匀，得到混合溶胶，向混合溶胶中加入多孔炭粉末在80～150℃下密封反应3～6h，得到改性多孔炭；
(4)将改性壳聚糖和改性多孔炭、硅烷偶联剂在多羟基醇中混合均匀后，然后微波反应5～10min，得到活性炭基净水剂。
椰子皮的来源广泛，成本低廉，具有丰富的多孔结构，对其粉碎后进行退火，能够形成多孔炭。多孔炭能够对水体中的污染物进行吸附，优选条件下，所述椰子皮的退火工艺为：退火温度为300～600℃，退火时间为2～5h。
本发明中采用氯乙酸和壳聚糖反应生成羧甲基壳聚糖，羧甲基壳聚糖与丙烯酰胺和引发剂进一步反应，得到接枝型两性壳聚糖；它兼具有羧甲基壳聚糖和聚丙烯酰胺的特点；并且两者间通过化学键链接，提高了壳聚糖分子量，增强了其黏结架桥絮凝作用；此外，由于壳聚糖糖环氨基上易于带阳离子正电荷，而羧基又带有阴离子负电荷，能够吸附水中的带电粒子，可适于处理带有不同电荷的水体，具有良好的抗盐性能，适应的ph值范围宽。由于壳聚糖为生物可降解材料，具有无毒性，无二次污染等特点。优选条件下，所述壳聚糖与所述甲基丙烯酰胺的重量比为4:1。
将有机钛酸酯、有机硅酸酯与多孔炭进行密封反应，能够在多孔炭内部形成硅掺杂改性二氧化钛，硅掺杂改性二氧化钛避免了二氧化钛的导电性差且光生电子和空穴容易重组的缺点，从而提高二氧化钛的可见光响应范围和响应强度，提高了二氧化钛的催化效率；从而对水体中的有机物质进行降解，从而提高了水体的清洁度。
优选条件下，所述有机硅酸酯与所述有机钛酸酯的重量比为1:(50～100)。
优选条件下，所述有机硅酸酯选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、四丙氧基硅烷中的至少一种。
优选条件下，所述有机钛酸酯选自所述有机钛酸酯选自钛酸四甲酯、钛酸四乙酯、钛酸正丁酯、钛酸异丁酯、钛酸异丙酯中的至少一种。
优选条件下，所述硅烷偶联剂选自氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、2-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、脲丙基三乙氧基硅烷及脲丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
将改性壳聚糖和改性多孔炭、硅烷偶联剂在多羟基醇中进行微波反应5～10min，能够使改性壳聚糖与改性多孔炭发生耦合，使该净水剂兼具吸附、絮凝和催化降解等功能为一体，从而达到多重多方位净化水体的作用。
优选条件下，所述多羟基醇选自乙二醇、丙三醇、1,3-丙二醇和聚乙二醇中的至少一种。
优选条件下，所述引发剂选自偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮异丁氰基甲酰胺中的至少一种
优选条件下，所述微波反应的频率为800～1500khz。
优选条件下，所述溶剂选自三醇、乙醇、异丙醇、丙二醇、乙二醇和水中的至少一种。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
一种活性炭基净水剂，由以下重量份的物质制成：椰子皮100重量份、壳聚糖32重量份、氯乙酸5重量份、乙二醇45重量份、甲基丙烯酰胺8重量份、偶氮二异丁酸二甲酯2重量份、正硅酸乙酯0.5重量份、钛酸正丁酯25重量份、氨丙基三乙氧基硅烷3重量份、乙醇60重量份。
所述活性炭基净水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰子皮粉碎成300目的粉末，然后在氩气氛围中在400℃下退火3h，得到多孔炭，对多孔炭进行研磨，然后过120目筛，得到多孔炭粉末；
(2)将壳聚糖与氯乙酸在60℃下反应2h后，加入甲基丙烯酰胺和偶氮二异丁酸二甲酯在乙醇中在混合均匀后，在60℃下搅拌反应2h，得到接枝改性壳聚糖；
(3)将钛酸正丁酯和正硅酸乙酯在乙醇中搅拌均匀，得到混合溶胶，向混合溶胶中加入多孔炭粉末在120℃下密封反应4h，得到改性多孔炭；
(4)将改性壳聚糖和改性多孔炭、氨丙基三乙氧基硅烷在乙二醇中混合均匀后，然后微波反应5min，微波反应的频率为1000khz，得到活性炭基净水剂。
实施例2
一种活性炭基净水剂，由如下重量份的物质制成：椰子皮120重量份、壳聚糖24重量份、氯乙酸6重量份、1,3-丙二醇40重量份、甲基丙烯酰胺6重量份、偶氮二异丁酸二甲酯3重量份、正硅酸甲酯0.2重量份、钛酸正丁酯15重量份、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷2重量份、乙醇50重量份。
所述活性炭基净水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰子皮粉碎成300目的粉末，然后在氩气氛围中在350℃下退火4h，得到多孔炭，对多孔炭进行研磨，然后过120目筛，得到多孔炭粉末；
(2)将壳聚糖与氯乙酸在60℃下反应1.5h后，加入甲基丙烯酰胺和偶氮二异丁酸二甲酯在乙醇中在混合均匀后，在60℃下搅拌反应2h，得到接枝改性壳聚糖；
(3)将钛酸正丁酯和正硅酸甲酯在乙醇中搅拌均匀，得到混合溶胶，向混合溶胶中加入多孔炭粉末在100℃下密封反应4h，得到改性多孔炭；
(4)将改性壳聚糖和改性多孔炭、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷在1,3-丙二醇中混合均匀后，然后微波反应6min，微波反应的频率为1200khz，得到活性炭基净水剂。
实施例3
一种活性炭基净水剂，由如下重量份的物质制成：椰子皮100重量份、壳聚糖36重量份、氯乙酸5重量份、1,3-丙二醇50重量份、甲基丙烯酰胺9重量份、偶氮二异丁酸二甲酯1重量份、四丙氧基硅烷0.4重量份、钛酸正丁酯20重量份、二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷6重量份、异丙醇60重量份。
所述活性炭基净水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰子皮粉碎成300目的粉末，然后在氩气氛围中在500℃下退火2.5h，得到多孔炭，对多孔炭进行研磨，然后过120目筛，得到多孔炭粉末；
(2)将壳聚糖与氯乙酸在75℃下反应1.5h后，加入甲基丙烯酰胺和偶氮二异丁酸二甲酯在乙醇中在混合均匀后，在60℃下搅拌反应2h，得到接枝改性壳聚糖；
(3)将钛酸正丁酯和四丙氧基硅烷在异丙醇中搅拌均匀，得到混合溶胶，向混合溶胶中加入多孔炭粉末在100℃下密封反应5h，得到改性多孔炭；
(4)将改性壳聚糖和改性多孔炭、二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷在1,3-丙二醇中混合均匀后，然后微波反应6min，微波反应的频率为1000khz，得到活性炭基净水剂。
实施例4
一种活性炭基净水剂，由如下重量份的物质制成：椰子皮80重量份、壳聚糖40重量份、氯乙酸6重量份、聚乙二醇30重量份、甲基丙烯酰胺10重量份、偶氮异丁氰基甲酰胺3重量份、正硅酸乙酯0.1重量份、钛酸异丙酯10重量份、2-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷6重量份、水50重量份。
所述活性炭基净水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰子皮粉碎成300目的粉末，然后在氩气氛围中在300℃下退火5h，得到多孔炭，对多孔炭进行研磨，然后过120目筛，得到多孔炭粉末；
(2)将壳聚糖与氯乙酸在80℃下反应1h后，加入甲基丙烯酰胺和偶氮异丁氰基甲酰胺在乙醇中在混合均匀后，在80℃下搅拌反应0.5h，得到接枝改性壳聚糖；
(3)将钛酸异丙酯和正硅酸乙酯在水中搅拌均匀，得到混合溶胶，向混合溶胶中加入多孔炭粉末在150℃下密封反应3h，得到改性多孔炭；
(4)将改性壳聚糖和改性多孔炭、2-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷在聚乙二醇中混合均匀后，然后微波反应10min，微波反应的频率为800khz，得到活性炭基净水剂。
实施例5
一种活性炭基净水剂，由如下重量份的物质制成：椰子皮150重量份、壳聚糖20重量份、氯乙酸5重量份、乙二醇60重量份、甲基丙烯酰胺5重量份、偶氮异丁氰基甲酰胺1重量份、正硅酸乙酯0.5重量份、钛酸异丙酯30重量份、2-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷2重量份、水60重量份。
所述活性炭基净水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰子皮粉碎成200目的粉末，然后在氩气氛围中在600℃下退火2h，得到多孔炭，对多孔炭进行研磨，然后过120目筛，得到多孔炭粉末；
(2)将壳聚糖与氯乙酸在40℃下反应3h后，加入甲基丙烯酰胺和偶氮异丁氰基甲酰胺在乙醇中在混合均匀后，在50℃下搅拌反应3h，得到接枝改性壳聚糖；
(3)将钛酸异丙酯和正硅酸乙酯在水中搅拌均匀，得到混合溶胶，向混合溶胶中加入多孔炭粉末在80℃下密封反应6h，得到改性多孔炭；
(4)将改性壳聚糖和改性多孔炭、2-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷在乙二醇中混合均匀后，然后微波反应5min，微波反应的频率为1500khz，得到活性炭基净水剂。
对比例1
一种活性炭基净水剂，由以下重量份的物质制成：椰子皮100重量份、壳聚糖32重量份、正硅酸乙酯0.5重量份、钛酸正丁酯25重量份、氨丙基三乙氧基硅烷3重量份、乙醇60重量份。
所述活性炭基净水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰子皮粉碎成300目的粉末，然后在氩气氛围中在400℃下退火3h，得到多孔炭，对多孔炭进行研磨，然后过120目筛，得到多孔炭粉末；
(2)将钛酸正丁酯和正硅酸乙酯在乙醇中搅拌均匀，得到混合溶胶，向混合溶胶中加入多孔炭粉末在120℃下密封反应4h，得到改性多孔炭；
(3)将壳聚糖和改性多孔炭、氨丙基三乙氧基硅烷在乙二醇中混合均匀后，然后微波反应5min，微波反应的频率为1000khz，得到活性炭基净水剂。
对比例2
一种活性炭基净水剂，由以下重量份的物质制成：椰子皮100重量份、壳聚糖32重量份、氯乙酸5重量份、乙二醇45重量份、甲基丙烯酰胺8重量份、偶氮二异丁酸二甲酯2重量份、钛酸正丁酯25重量份、氨丙基三乙氧基硅烷3重量份、乙醇60重量份。
所述活性炭基净水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰子皮粉碎成300目的粉末，然后在氩气氛围中在400℃下退火3h，得到多孔炭，对多孔炭进行研磨，然后过120目筛，得到多孔炭粉末；
(2)将壳聚糖与氯乙酸在60℃下反应2h后，加入甲基丙烯酰胺和偶氮二异丁酸二甲酯在乙醇中在混合均匀后，在60℃下搅拌反应2h，得到接枝改性壳聚糖；
(3)将钛酸正丁酯在乙醇中搅拌均匀，得到溶胶，向溶胶中加入多孔炭粉末在120℃下密封反应4h，得到改性多孔炭；
(4)将改性壳聚糖和改性多孔炭、氨丙基三乙氧基硅烷在乙二醇中混合均匀后，然后微波反应5min，微波反应的频率为1000khz，得到活性炭基净水剂。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。