本发明属于污水净化材料技术领域，具体涉及一种污水高效净化材料。
背景技术：
近年来随着工业的迅猛发展，水体污染问题也日益突出；然而随着人们物质生活水平的不断提高，对水质也提出了更高的要求。2007年7月1日，国家新修订的《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006)正式施行，水质的部分指标的限值更加严格。2008年6月25日，国家发布了11项包括制浆造纸、电镀、发酵等在内的新的更为严格的行业排放标准。这对于保护环境、保障人民的饮水健康以及提升人民生活质量具有重要的现实意义。
一般污水主要是cod、氮化物和重金属超标，然而，就当前的水体污染特点看，水体中重金属离子、可溶性有机物质及难生物降解化合物等逐年增多，而目前常规水处理手段对这一系列污染物很难做到一次性处理达标，同时现行的许多水处理药剂还可能产生对环境有害的二次污染物质，这无疑对环境保护以及可持续发展等带来不利影响。污水中重金属离子的处理一般采用沉淀法、氧化还原法、电解法、离子交换法等，现在常用的就是采用纳米材料进行沉降重金属离子，但是纳米材料在水处理过程中会释放出金属离子从而对水进行二次污染。
当前水体污染问题日趋严重，寻求高效、环保，且成本低廉的水处理剂一直以来是水处理技术研究中的重要方向之一。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种污水高效净化材料，按照质量份计算主要包括：改性秸秆纤维：100份；改性膨润土：15-30份；纳米填料：5-12份；活性炭：5-16份；聚乙烯醇：10-28份；本发明采用改性秸秆纤维为基体，复合水净化材料制备得到高新水净化材料，具有较好的环保性。
本发明主要通过以下技术方案实现：一种污水高效净化材料，按照质量份计算主要包括：改性秸秆纤维：100份；改性膨润土：15-30份；纳米填料：5-12份；活性炭：5-16份；聚乙烯醇：10-28份。
本发明中以改性秸秆纤维作为主体，聚乙烯醇主要作为粘着剂和相容剂，复合纳米填料、改性膨润土、活性炭材料制备得到净化材料；所述纳米填料和活性炭为无机材料，本发明主要是通过有机-无机复合制备得到水净化材料，所述水净化材料主要针对水中重金属进行净化。本发明采用改性秸秆纤维为基体，复合水净化材料制备得到高新水净化材料，具有较好的环保性。
秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称，通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分，是一类农作物的废弃物。由于秸秆富含氮、磷、钾等元素，以及纤维素和木质素等有机物质，它又是一种具有多用途且可再生的生物资源。秸秆材料中主要含有纤维素、半纤维素，以及木质素等天然高分子，其中纤维素和半纤维素被木质素包裹，且高分子链间通过氢键作用紧密结合，有序程度较高，因此秸秆材料通常具有水溶性差，反应活性弱等不足之处。现在常用的改性秸秆的方法有：水解、接枝共聚、醚化，以及酯化作用等。所述改性秸秆纤维是先酸化秸秆，然后接枝丁二酸酐，从而得到改性秸秆纤维，对金属离子具有较好的螯合作用。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述改性秸秆纤维是由秸秆纤维与酸酐按照质量比1：0.2-1：0.5复合得到；所述酸酐为丁二酸酐、马来酸酐中的任意一种。所述秸秆纤维与丁二酸酐在反应过程中可以将丁二酸酐加多，利于反应，但是实验过程中发现，丁二酸酐过量时秸秆纤维的最终质量变化在1.2-1.5时水净化效果较好，此时污水中的重金属离子变化较大。
所述改性膨润土是由壳聚糖与膨润土按照质量比1：2-1：3.2复合制备得到的介孔材料组成。将壳聚糖在酸性条件下溶解，让后将酸处理后的粘土、壳聚糖交联剂与壳聚糖溶液混合后制备得到交联的壳聚糖-粘土复合吸附材料。所述壳聚糖-膨润土复合材料不仅可以有效避免膨润土均相核化成块状，而且可以促进多孔交联壳聚糖非均相沉积于层状的膨润土表面。
壳聚糖是天然多糖类化合物中少有的带有氨基的多糖，具有许多特殊的物理化学性质；自由氨基的存在使壳聚糖带有一定的正电荷，赋予了壳聚糖独特的聚阳离子性质，可作为阳离子絮凝剂应用于生物工程和污水处理领域；壳聚糖分子结构中含有大量的乙酰氨基、氨基和羟基，这些基团在一定条件下对金属离子具有较强的吸附和络合作用；同时壳聚糖还具有无生物毒性、安全环保和可生物降解等优点，因此是一种较为理想的重金属吸附材料，广泛用于各种重金属离子废水的预处理和水质净化过程中。然而，壳聚糖是一种直链线性聚合物，耐酸性和机械强度都很差，将壳聚糖直接作为水净化剂时容易溶解流失。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述纳米填料为ɑ-fe2o3空心纳米微球、介孔二氧化硅、介孔二氧化钛中的任意一种或多种。所述纳米填料ɑ-fe2o3为层次型空心纳米结构，可以用于对污染水体中as（v）、cr（vi）等重金属离子及刚果红有机染料的吸附。
所述介孔二氧化硅具有较高的比表面积及孔容积、均一可调的孔径、高度有序的孔道结构、优异的热稳定性和水热稳定性，且表面容易接枝功能基团。所述介孔二氧化硅被广泛应用在废水中重金属离子的吸附和去除方面。所述介孔二氧化硅的型号有sba-15、mcm-41和mcm-48。本发明中采用的介孔二氧化硅为用氨基改性的介孔二氧化硅。
所述介孔二氧化钛是利用了二氧化钛的光催化作用使得水中的有机污染物降解。所述介孔二氧化钛比普通的二氧化钛的孔径更加规整，比表面积增加，催化的活性位点增多，催化效果较好。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述纳米填料为ɑ-fe2o3空心纳米微球；所述净化材料按照质量份计算主要包括100份改性秸秆纤维、18份改性膨润土、8份ɑ-fe2o3空心纳米微球、10份活性炭、14份聚乙烯醇。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述纳米填料为介孔二氧化硅；所述净化材料按照质量份主要包括100份改性秸秆纤维、22份改性膨润土、10份纳米填料、8份活性炭、12份聚乙烯醇。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述净化材料的使用环境的ph为5-6.5。经过实验分析得到当水净化的溶液偏酸性时，所述净化材料的净化效果较佳。
本发明的有益效果：
（1）所述净化材料按照质量份计算主要包括：改性秸秆纤维：100份；改性膨润土：15-30份；纳米填料：5-12份；活性炭：5-16份；聚乙烯醇：10-28份；所述秸秆纤维具有较好的生物降解性，且秸秆资源丰富，实现了环保和资源的二次利用；
（2）所述改性秸秆纤维是由秸秆纤维与丁二酸酐按照质量比1：0.2-1：0.5复合得到；所述秸秆纤维在丁二酸酐的改性下一方面具有较好的接枝性，另一方面具有较好重金属螯合性；
（3）所述改性膨润土是由壳聚糖与膨润土按照质量比1：2-1：3.2复合制备得到的介孔材料组成；所述壳聚糖具有较好的生物降解性且无毒，对重金属具有较好的净化作用；
（4）所述纳米填料为ɑ-fe2o3、介孔二氧化硅、介孔二氧化钛中的任意一种或多种；所述纳米填料ɑ-fe2o3具有较好的重金属和色素吸附；所述介孔二氧化硅具有较好的吸附作用，所述介孔二氧化钛具有较好的光催化作用。
具体实施方式
实施例1：
一种污水高效净化材料，按照重量份计算主要包括以下成分：100份改性秸秆纤维、22份改性膨润土、10份介孔二氧化硅、8份活性炭、12份聚乙烯醇。
所述改性秸秆纤维是秸秆纤维与丁二酸酐按照质量比1：0.3在酸性条件下复合得到；所述介孔二氧化硅是采用氨基改性之后的介孔二氧化硅，采用3-氨丙基三乙氧基硅烷改性制备得到介孔二氧化硅；所述改性膨润土是由壳聚糖与膨润土按照质量比1：2复合制备得到；
所述净化材料是将改性秸秆纤维、改性膨润土、氨基改性介孔二氧化硅、活性炭和聚乙烯醇混合之后烘干研磨制备得到。
将0.05g的净化材料加入50ml浓度为200mg/l的pb(no3)2、cdcl2、hgcl2和cu(no3)2的溶液中，将溶液ph调节为6；在振荡器200r/min的条件下进行测试吸附效果，每个实验平行测试三次；分析溶液前后金属离子浓度的变化。
经过实验分析后，得到所述净化材料的金属离子吸附率为92.6%，所述净化材料在ph为6时对金属离子的净化效率较好。本发明中以改性秸秆纤维作为主体，聚乙烯醇主要作为粘着剂和相容剂，复合纳米填料、改性膨润土、活性炭材料制备得到净化材料；所述纳米填料和活性炭为无机材料，本发明主要是通过有机-无机复合制备得到水净化材料，所述水净化材料主要针对水中重金属进行净化。本发明采用改性秸秆纤维为基体，复合水净化材料制备得到高新水净化材料，具有较好的环保性。
实施例2：
一种污水高效净化材料，按照重量份计算主要包括以下成分：100份改性秸秆纤维、18份改性膨润土、8份ɑ-fe2o3空心纳米微球、10份活性炭、14份聚乙烯醇。
所述改性秸秆纤维是秸秆纤维与丁二酸酐按照质量比1：0.5在酸性条件下复合得到；所述ɑ-fe2o3空心纳米微球，所述纳米填料ɑ-fe2o3为层次型空心纳米结构；所述改性膨润土是由壳聚糖与膨润土按照质量比1：2复合制备得到；
所述净化材料是将改性秸秆纤维、改性膨润土、ɑ-fe2o3空心纳米微球、活性炭和聚乙烯醇混合之后烘干研磨制备得到。
将0.05g的净化材料加入50ml浓度为200mg/l的pb(no3)2、cdcl2、hgcl2和cu(no3)2的溶液中，将溶液ph调节为5.5；在振荡器200r/min的条件下进行测试吸附效果，每个实验平行测试三次；分析溶液前后金属离子浓度的变化。
经过实验分析后，得到所述净化材料的金属离子吸附率为93.8%，所述净化材料在ph为5.5时对金属离子的净化效率较好。本发明中以改性秸秆纤维作为主体，聚乙烯醇主要作为粘着剂和相容剂，复合纳米填料、改性膨润土、活性炭材料制备得到净化材料；所述纳米填料和活性炭为无机材料，本发明主要是通过有机-无机复合制备得到水净化材料，所述水净化材料主要针对水中重金属进行净化。本发明采用改性秸秆纤维为基体，复合水净化材料制备得到高新水净化材料，具有较好的环保性。
实施例3：
一种污水高效净化材料，按照重量份计算主要包括以下成分：100份改性秸秆纤维、18份改性膨润土、5份介孔二氧化硅、10份活性炭、10份聚乙烯醇。
所述改性秸秆纤维是秸秆纤维与丁二酸酐按照质量比1：0.3在酸性条件下复合得到；；所述改性膨润土是由壳聚糖与膨润土按照质量比1：2复合制备得到；
所述净化材料是将改性秸秆纤维、改性膨润土、ɑ-fe2o3空心纳米微球、活性炭和聚乙烯醇混合之后烘干研磨制备得到。
将0.05g的净化材料加入50ml浓度为200mg/l的pb(no3)2、cdcl2、hgcl2和cu(no3)2的溶液中，将溶液ph调节为5.5；在振荡器200r/min的条件下进行测试吸附效果，每个实验平行测试三次；分析溶液前后金属离子浓度的变化。
经过实验分析后，得到所述净化材料的金属离子吸附率为87.8%，所述净化材料在ph为5.5时对金属离子的净化效率佳。本发明中以改性秸秆纤维作为主体，聚乙烯醇主要作为粘着剂和相容剂，复合纳米填料、改性膨润土、活性炭材料制备得到净化材料；所述纳米填料和活性炭为无机材料，本发明主要是通过有机-无机复合制备得到水净化材料，所述水净化材料主要针对水中重金属进行净化。本发明采用改性秸秆纤维为基体，复合水净化材料制备得到高新水净化材料，具有较好的环保性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。