一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料及其制备方法与应用

本发明涉及污水治理领域，特别是涉及一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、中国经济快速发展，进入21世纪，人类面临着诸多危机，水资源短缺是人类面临的最大危机。水资源紧缺加剧，水污染问题日益严重不断地威胁着人类，其中也常常出现需要紧急对污染水体进行处理的事件发生。例如，公路、铁路及航路运输的化学品种类多，数量大，在运输过程中不可避免的会发生各类事故导致化学品泄露进入水体，沿江沿河的化工厂发生事故也可能会造成局部水体环境受到严重污染，这就导致需要紧急向水体中投加吸附材料等处理剂以达到消除污染的目的。

2、现有技术中，污水处理常用的固体吸附材料为活性炭，其吸附能够较为快速的吸附水体中的污染物，但是，活性炭难以从环境介质中回收，导致污染物依然存在于环境中，长期来看依然存在环境风险。

3、因此，如何提供一种易于从水体中分离的吸附材料是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料，包括以下原料：开孔泡沫塑料、吸附材料和磁性材料。

4、优选的，所述开孔泡沫塑料、吸附材料和磁性材料的质量比为1：(1-100)：(1-150)。

5、有益效果：本发明利用开孔泡沫塑料将吸附材料与磁性材料相结合，提高了吸附材料的吸附能力，使得本发明中的产品能够悬浮在水中，提高污水处理效率，且能够直接利用磁铁从污水中分离。

6、优选的，所述磁性材料包括铁、钴、镍、四氧化三铁中的一种或任意几种；

7、所述的开孔泡沫塑料为聚氨酯泡沫；

8、所述吸附材料为活性炭。

9、有益效果：本发明利用开孔泡沫塑料将吸附材料与磁性材料相结合，其中铁、钴、镍、四氧化三铁等粉体能为磁性材料能够被外源磁场吸引，进而实现材料与环境介质的分离。此外，本发明中的聚氨酯泡沫自身性质较为稳定，可以应用于不同ph水溶液中污染物的去除；活性炭为广谱吸附剂可以吸附水溶液中多种污染物，从而使得可悬浮磁分离的泡沫吸附材料对污染物的去除种类与活性炭相同。

10、优选的，所述吸附材料粒径为1-500μm。

11、优选的，所述磁性材料粒径为1μm-100μm。

12、有益效果：本发明中的吸附材料粒径与磁性材料粒径在100μm以下，便于均匀分散于聚氨酯泡沫内，同时也便于聚氨酯泡沫对材料的包覆。

13、一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

14、(1)将磁性材料在水中超声分散后烘干至恒重，然后与所述吸附材料混合均匀，得到混合粉体；

15、(2)向聚丙二醇水溶液中加入醋酸钾、开孔剂与混合粉体搅拌均匀后加入二异氰酸酯，快速搅拌均匀，然后经发泡、固化、熟化、机械破碎，得到所述溶液中可悬浮磁分离的泡沫吸附材料。

16、有益效果：粉体磁性材料容易出现团聚现象，本发明采用超声分散方式破坏粉体磁性材料之间的团聚，进而便于其与吸附材料混合均匀。此外，本发明采用醋酸钾做催化剂，用于催化聚丙二醇与二异氰酸酯的反应，开孔剂用于聚氨酯泡沫的开孔。本发明中的可悬浮磁分离的泡沫吸附材料经过发泡、固化、熟化、机械破碎，满足一定的机械强度与粒径需要后可以用于水溶液中污染物的去除。

17、优选的，步骤(1)中所述超声分散功率为0.5kw-5kw，时间为10-30min。

18、有益效果：上述超声分散条件下可以有效的破除磁性材料颗粒间的团聚现象，有利于磁性材料在泡沫中的分散。

19、优选的，步骤(2)中所述匀泡剂sh-431、l-580、pm40，开孔剂包括dc-328、l6164、gs-28中的一种或几种；

20、所述聚丙二醇水溶液、醋酸钾、匀泡剂、开孔剂、混合粉体和二异氰酸钾的添加量之比为100:(0.1-1.0):(0.1-2.0):(0.1-2.0):(2-250):(50-120)；

21、所述聚丙二醇水溶液的质量分数为95％-97％。

22、有益效果：采用匀泡剂sh-431、l-580、pm40，开孔剂包括dc-328、l6164、gs-28中的一种或几种能使发泡过程中气泡分布更加均匀，同时也能使得磁性材料与吸附材料在可悬浮磁分离的泡沫吸附材料中均匀分布。

23、优选的，所述快速搅拌速率为1000r/min-5000r/min，时间为5s-60s；

24、所述发泡温度为20℃-40℃，发泡时间为2h-5h；

25、所述固化温度为60-90℃，时间为0.5h-3h；

26、所述熟化温度为100-150℃，时间为1h-5h。

27、有益效果：上述快速搅拌条件可以使得磁性材料、吸附材料与匀泡剂、开孔剂、聚丙二醇及二异氰酸酯快速混合均匀，便于发泡。发泡及固化过程中的条件限定有利于可悬浮磁分离的泡沫吸附材料机械性能提升与稳定性的增加。

28、本发明还公开了一种污水处理方法，利用上述溶液中可悬浮磁分离的泡沫吸附材料进行处理，具体包括以下步骤：将所述溶液中可悬浮磁分离的泡沫吸附材料与含有污染物的污水进行混合后进行吸附，吸附完成后磁吸附分离，去除污水中的污染物。

29、优选的，所述溶液中可悬浮磁分离的泡沫吸附材料吸附材料中的活性炭与污染物的质量比为(1-200)：1。

30、优选的，污水中的污染物为可溶性污染物。

31、优选的，所述溶液中可悬浮磁分离的泡沫吸附材料与污水混合后静置或与污水一并运动。

32、优选的，所述溶液中可悬浮磁分离的泡沫吸附材料与污水混合时间为5-600min。

33、优选的，所述溶液中可悬浮磁分离的泡沫吸附材料完成吸附后，可以采用磁铁或电磁铁进行磁分离。

34、有益效果：本发明中的可悬浮磁分离的泡沫吸附材料吸附材料能悬浮在水溶液中，能够均匀吸附水溶液中可溶性的污染物。

35、本发明公开了一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料及其制备方法，本发明提供的溶液中可悬浮磁分离的泡沫吸附材料对污水中的可溶性污染物吸附效果显著，对污染物无选择性，对使用环境无要求，吸附过程中可静置，也可随污水一并运动，操作简单，且能够直接利用磁铁将其从污水中进行分离，制备条件要求低，不需要过高温度，安全性能高，有利于进行推广使用。

技术特征：

1.一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料，其特征在于，包括以下原料：开孔泡沫塑料、吸附材料和磁性材料。

2.根据权利要求1所述的一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料，其特征在于，所述开孔泡沫塑料、吸附材料和磁性材料的质量比为100：(5-25)：(5-25)。

3.根据权利要求1所述的一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料，其特征在于，所述磁性材料包括铁、钴、镍、四氧化三铁中的一种或任意几种；

4.根据权利要求3所述的一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料，其特征在于，所述吸附材料粒径为1μm-500μm。

5.根据权利要求3所述的一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料，其特征在于，所述磁性材料粒径为1μm-100μm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述超声分散功率为0.5kw-5kw，时间为5min-30min。

8.根据权利要求6所述的一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述匀泡剂sh-431、l-580、pm40，开孔剂包括dc-328、l6164、gs-28中的一种或几种；

9.根据权利要求6所述的一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料的制备方法，其特征在于，所述快速搅拌速率为1000r/min-5000r/min，时间为5s-60s；

10.如权利要求1-5任一项所述的一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料在污水处理中的应用。

技术总结
本发明公开了一种可悬浮磁分离的泡沫吸附材料及其制备方法与应用，属于污水处理领域，包括以下原料：开孔泡沫塑料、吸附材料和磁性材料。其制备方法包括以下步骤：(1)将磁性材料在水中超声分散后烘干至恒重，然后与吸附材料混合均匀，得到混合粉体；(2)向聚丙二醇水溶液中加入醋酸钾、匀泡剂、开孔剂与混合粉体搅拌均匀后，再加入二异氰酸酯，快速搅拌均匀，然后经发泡、固化、熟化、机械破碎，得到溶液中可悬浮磁分离的泡沫吸附材料。本发明同时公开了上述溶液中可悬浮磁分离的泡沫吸附材料在污水处理中的应用。本发明提供的产品吸附效果显著，操作简单，且能够直接利用磁铁将其从污水中进行分离，制备方法简单安全，有利于进行推广使用。

技术研发人员：焦朋朋,张大文,李红波,尹国逊,段玉慧,王晴,蔺可心,陈洪凯
受保护的技术使用者：枣庄学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11