一种阳离子污染物固定剂及其制备方法与流程

本发明涉及环境污染治理，特别是涉及一种阳离子污染物固定剂及其制备方法。

背景技术：

1、以重金属为代表的阳离子污染物，由于其剧毒作用和难生物降解性，对人体健康造成了严重威胁。因此，采用适当的方法去除污泥中含有的阳离子污染物对于减轻环境污染及实现污泥资源化利用具有重要的现实意义和应用价值。吸附作用、电化学还原、离子交换、溶剂萃取和膜技术等是目前常用的去除污泥中重金属和染料的技术。其中，吸附作用由于其易于操作、处理效率高、运行成本低等优点，成为优选技术，具有更高的适用性。

2、结冷胶是一种微生物代谢胶，它是由来源于水百合的一种革兰氏阴性菌，利用葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等小分子糖类为底物产生的胞外多糖。由于其可生物降解、无毒无害等特性，被广泛应用作食品、化妆品和制药等领域的增稠剂、悬浮剂和稳定剂。另一方面，结冷胶具有大量羟基基团，对重金属等阳离子污染物具有良好的吸附络合作用，在环境治理领域受到越来越多的关注。但单一的结冷胶分子本身的电荷密度较小，且分子量低、分子不稳定，因此处理效果有限。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种阳离子污染物固定剂及其制备方法，用于解决现有技术中单一的结冷胶分子本身电荷密度较小，分子量低、分子不够稳定，阳离子污染物处理效果有限的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种阳离子污染物固定剂的制备方法，所述制备方法包括将结冷胶-tio2复合物与甲基丙烯酸2-吗啉基乙酯和n,n-亚甲基双丙烯酰胺接枝共聚以获得所述阳离子污染物固定剂。

3、优选地，所述制备方法包括如下步骤：

4、1)结冷胶-tio2复合溶液制备：将结冷胶溶液与tio2混合后得到结冷胶-tio2复合溶液；

5、2)阳离子污染物固定剂溶液制备：将甲基丙烯酸2-吗啉基乙酯、n,n-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂与步骤1)中结冷胶-tio2复合溶液混合后，冷却聚合得到所述阳离子污染物固定剂溶液。

6、本发明还提供一种阳离子污染物固定剂，所述阳离子污染物固定剂通过前述制备方法制备获得。

7、本发明还提供前述阳离子污染物固定剂在在固定重金属离子或絮凝脱水中的用途。

8、本发明还提供一种固定污泥中重金属离子或絮凝脱水的方法，所述方法为向污泥中加入前述的阳离子污染物固定剂。

9、如上所述，本发明的一种阳离子污染物固定剂及其制备方法既保持了具备优异的电中和能力，可快速固定污泥中的带电胶体、颗粒，大分子有机污染物等；同时经过改性后的水凝胶分子含有大量的具有螯合作用的羟基、氨基等，对阳离子污染物的具有很强的吸附络合能力。本发明的阳离子污染物固定剂制备方法简单，原料成本低廉、绿色，适合大规模工业化生产，在污水处理中有很强的应用前景，除此以外，本发明还具有以下有益效果：

10、(1)本发明制备的基于结冷胶的阳离子污染物固定剂中含有大量的羟基(-oh)、羧基(coo-)和吗啉基(-o(ch2ch2)2nh)，在不同ph条件下，均能够通过氢键和静电引力作用有效地吸附污泥中的如重金属、染料等的阳离子污染物；

11、(2)本发明通过将结冷胶与甲基丙烯酸2-吗啉基乙酯、n,n-亚甲基双丙烯酰胺聚合形成分子量大、电荷密度高的半互穿网络型阳离子污染物固定剂，在有助于吸附固定污泥中含有的重金属等污染物的同时，强化了材料的架桥能力，且结冷胶在水中形成的水凝胶结构，具有高效的絮凝效果；

12、(3)本发明的阳离子污染物固定剂，合成原料易得，合成条件温和，最终产物使用范围广泛，受各种条件限制小，可以广泛适用于污泥处理。

技术特征：

1.一种阳离子污染物固定剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括将结冷胶-tio2复合物与甲基丙烯酸2-吗啉基乙酯和n,n-亚甲基双丙烯酰胺接枝共聚以获得所述阳离子污染物固定剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，以步骤1)反应液的总体积为基准，结冷胶的用量为1-10g/l；和/或，tio2的质量为结冷胶质量的0.3-1.7倍；和/或，步骤1)中混合的方式为超声混合；和/或，步骤1)中混合的反应温度为50-90℃。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述结冷胶选自高酰基结冷胶、低酰基结冷胶中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，以步骤2)反应液的总体积为基准，甲基丙烯酸2-吗啉基乙酯的用量为80-170ml/l；和/或，n,n-亚甲基双丙烯酰胺的用量为2-18g/l；和/或，引发剂的用量为1-10g/l。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾的一种或多种，和/或，步骤2)中混合的反应温度为55-85℃；和/或，55-85℃条件下的反应时间为5-7h；和/或，冷却聚合的时间为22-26h；和/或，冷却聚合的温度为20-30℃。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，还包括将步骤2)获得的阳离子污染物固定剂溶液干燥和/或造粒以获得固体阳离子污染物固定剂。

8.一种阳离子污染物固定剂，其特征在于，所述阳离子污染物固定剂通过权利要求1-7任一所述的制备方法制备获得。

9.权利要求8所述的阳离子污染物固定剂在固定重金属离子或絮凝脱水中的用途。

10.一种污泥中固定重金属离子或絮凝脱水的方法，其特征在于，所述方法为向污泥中加入权利要求8所述的阳离子污染物固定剂。

技术总结
本本发明涉及环境污染治理技术领域，特别是涉及一种阳离子污染物固定剂及其制备方法。本发明提供的制备方法包括将结冷胶‑TiO2复合物与甲基丙烯酸2‑吗啉基乙酯和N,N‑亚甲基双丙烯酰胺接枝共聚以获得阳离子固定剂。本发明中的固定剂将结冷胶‑TiO2与甲基丙烯酸2‑吗啉基乙酯、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺聚合，形成分子量大、电荷密度高的半互穿网络型有机高分子结构，有效地改善了单网络结构吸附材料的稳定性；同时形成的固定剂中含有大量的羟基、羧基和吗啉基等官能团结构，在不同pH条件下，为重金属等阳离子污染物提供了吸附位点，对污泥中的Cu2+、Ni2+等阳离子污染物固定效果良好。

技术研发人员：李文浩,方宁,郭亚丽,李玉,乔雪园,胡宁宁
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13