一种环保型废水处理剂及其制备方法

文档序号:40794521发布日期:2025-01-29 02:00阅读:44来源:国知局

本发明属于废水处理剂合成,具体是指一种环保型废水处理剂及其制备方法。


背景技术:

1、随着工业的快速发展,废水排放量急剧增加且成分愈发复杂。

2、目前针对废水处理的材料种类繁多,但往往存在诸多局限性,如自身可能含有有害物质,在使用过程中或使用后会对土壤、水体等周边环境造成二次污染,违背了环保的初衷;而且,这些材料的应用领域较为单一,废水处理的过程效率低,难以满足不同类型废水处理的复杂需求;许多新型高效的废水处理材料研发和生产成本高昂,很难大批量生产。

3、在此背景下,研发一种高效、环保和低成本且适用性广的环保型废水处理剂迫在眉睫。


技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷,本发明首先从绿色环保的理念出发,选取玉米芯作为主材料制备活性炭,为了得到多孔的活性炭材料,选取天然沸石作为造孔剂,对活性炭实现造孔,同时天然沸石本身还能作为一种吸附材料,实现废水当中重金属材料的置换,为了拓宽处理剂的应用范围,选取nife2o4作为磁性材料,为了提高nife2o4在活性炭材料表面的吸附,实现废水处理的最大化效率,选取聚乙二醇作为表面活性剂,处理活性炭材料形成吸附膜,增强nife2o4的吸附,天然沸石的存在也避免了nife2o4材料在吸附到活性炭表面的同时避免占据太多活性炭的孔隙,再进一步选取玉米秸秆作为原材料,制备gqds(石墨烯量子点)拓宽了废水处理剂的吸光范围,提高了光催化的光学性能,实现废水处理剂的多领域应用。

2、为实现上述目的,本发明所采取的技术方案为一种环保型废水处理剂,由以下原料制备而成:玉米芯6-9份、天然沸石3-5份、聚乙二醇8-10份、nife2o41-3份、gqds0.2-0.5份、磷酸溶液1.5-2.5份和n,n-二甲基甲酰胺25份;

3、进一步地,所述nife2o4的制备方法,包括如下步骤:

4、(i)称取硝酸镍溶于乙二醇中搅拌,其中硝酸镍和乙二醇的用量比例为0.9-1.5g:50ml,搅拌转速为500r/min,搅拌时间为30min,得到镍液,称取硝酸铁溶于乙二醇中搅拌,其中硝酸铁和乙二醇的用量比例为3-4.5g:50ml,搅拌转速为500r/min,搅拌时间为30min,得到铁液,将镍液缓慢倒入铁液中,加热并搅拌,加热温度为90-120℃,搅拌时间为2h,搅拌转速为500r/min,冷却至室温,得到镍铁混合液;

5、(ii)向步骤(i)得到的镍铁混合液中缓慢滴加硝酸溶液,调节ph范围2-5,硝酸溶液的浓度为4mol/l,加热并搅拌,加热温度为60-80℃,加热时间为1h,搅拌转速为500r/min,采用真空干燥箱进行干燥处理,干燥温度为90℃,干燥时间为24h,得到镍铁活化体,将镍铁活化体加热,加热温度为400-500℃,加热时间为2h,升温速率为10℃/min,得到nife2o4前体,对nife2o4前体二次加热,二次加热温度为700-900℃,二次加热升温速率为5℃/min,加热时间为2h,自然冷却至室温,得到nife2o4。

6、进一步地,所述gqds的制备方法,包括如下步骤:

7、(a)称取用量比例分别为6-10g:50ml:2.5-5ml和10-15ml玉米秸秆、无水乙醇、硝酸溶液和三乙胺,将玉米秸秆清洗、干燥并粉碎,使用目网筛分,目网为40目,得到秸秆细粒;

8、(b)将步骤(a)得到的秸秆细粒加入无水乙醇中搅拌预处理,过滤干燥,得到秸秆细粒软化体;

9、(c)将三乙胺加入去离子水中搅拌均匀,得到混合液,将步骤(b)得到的秸秆细粒软化体加入混合液中搅拌,缓慢滴加硝酸溶液,得到反应混合液,对反应混合液加入水热釜进行水热处理,水热温度为180-220℃,水热时间为15h,冷却至室温,得到gqds前体液;

10、(d)将步骤(c)得到的gqds前体液离心处理,离心转速为15000r/min,离心时间为30min,得到上清液,对得到的上清液进行透析处理,透析处理所用透析袋截留分子量为300d-500d,透析时间为24h,得到透析液,对透析液进行干燥处理,干燥温度为65℃,干燥时间为24h,得到gqds。

11、本发明还提供一种环保型废水处理剂的制备方法,包括如下步骤:

12、步骤一、称取玉米芯6-9份、天然沸石3-5份、聚乙二醇8-10份、nife2o41-3份、gqds0.2-0.5份、磷酸溶液1.5-2.5份和n,n-二甲基甲酰胺25份,将玉米芯清洗、干燥并粉碎,使用目网筛分,目网为20目,得到玉米芯细粒,天然沸石预处理,使用目网筛分,目网为80目,得到沸石细粉;

13、步骤二、将步骤一得到的玉米芯细粒加入n,n-二甲基甲酰胺中浸泡6h,加入步骤一得到的沸石细粉搅拌并超声处理,超声功率为20-40khz,超声时间为30min,过滤干燥,得到粉体材料;

14、步骤三、对步骤二得到的粉体材料研磨并在氩气氛围下炭化处理,炭化温度为300-500℃,炭化时间为2h,升温速率为10℃/min,冷却至室温,得到炭化粉体;

15、步骤四、将步骤三得到的炭化粉体加入去离子水中搅拌均匀,活性炭和去离子水的用量比例为1g:10ml,缓慢滴加磷酸溶液,之后活化处理,冷却至室温,加入碳酸钠溶液调整ph为中性搅拌并过滤,洗涤并干燥,得到优化炭化粉体;

16、步骤五、将步骤一称取的聚乙二醇加入去离子水中搅拌均匀,聚乙二醇和水的用量比例为1:15,得到活化水溶液,将步骤四得到的优化炭化粉体加入活化水溶液中搅拌,将gqds加入继续搅拌,之后将nife2o4加入超声,得到混合反应液,将混合反应液进一步水热处理,水热处理温度为110-150℃,水热处理时间为12h,冷却至室温,得到沉淀物,对沉淀物洗涤并干燥,得到环保型废水处理剂。

17、本发明取得的有益效果如下:

18、本发明制备的环保型废水处理剂,在废水处理剂的研发过程中,将目光聚焦于玉米芯这一丰富且可再生的资源,首次将其确定为主材料来制备活性炭,为了赋予活性炭理想的多孔结构,选取天然沸石作为造孔剂,在制备过程中,天然沸石发挥着关键作用,其独特的结构与活性炭相互作用,成功地在活性炭内部构建出丰富的孔隙,大大增加了比表面积,与此同时,天然沸石本身具备卓越的吸附性能,在废水处理时,能够有效地与其中的重金属离子发生置换反应,从而将重金属从废水中分离出来,既实现了对活性炭结构的优化,又直接参与到废水污染物的去除环节,为整个废水处理体系奠定了坚实的基础。

19、本发明制备的环保型废水处理剂,为了进一步拓展该处理剂的应用广度与深度,首次引入了nife2o4作为磁性材料,考虑到要使nife2o4能够高效地吸附于活性炭材料表面,从而最大化地提升废水处理效率,选用聚乙二醇作为表面活性剂,聚乙二醇能够在活性炭表面形成一层均匀且稳定的吸附膜,为nife2o4提供了良好的附着位点,显著增强其吸附效果,值得一提的是,由于天然沸石的存在,在nife2o4吸附到活性炭表面的过程中,能够有效避免其过度占据活性炭的孔隙,确保了活性炭结构的完整性与吸附性能的稳定性;在此基础上,还利用玉米秸秆作为原材料制备gqds,gqds的加入拓宽了废水处理剂的吸光范围,极大地提高了光催化的光学性能,使得该处理剂能够在光催化领域发挥重要作用,从而实现了在多领域废水处理中的广泛应用,为解决复杂的废水污染问题提供了一种综合性的创新解决方案。

20、本发明制备的环保型废水处理剂,首次将环保、高效和低成本当做重点作为考虑的对象,能够更好地满足废水处理的需求。

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