[發明專利]一種多基團磁性混凝劑的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201711064426.3
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107555569B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 鄭懷禮;劉冰枝;陳新;陳笑越;張世欣;趙純;安嚴延
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C02F1/56
• 分類號: C02F1/56;C08F251/00;C08F222/02;C02F101/20;C02F101/30
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

本發明公開了一種多基團磁性混凝劑的制備方法及應用，所述制備方法為：將乙烯基改性的Fe₃O₄磁性顆粒分散于水中，再將衣康酸和殼聚糖的混合溶液滴加至改性的Fe₃O₄磁性顆粒的懸浮液中，然后將所述懸浮液在氮氣保護下水浴加熱至40~60℃，再加入引發劑V044攪拌進行反應，隨后冷卻并靜置，得到的產物經乙醇提純后干燥，即得到所述的多基團磁性混凝劑；本發明方法制備得到的混凝劑處理含鎳廢水和孔雀石綠廢水效果理想，且混凝劑成分無毒、可生物降解，磁粉的投加量低，降低了成本，還易于再生回用，不會對水體造成二次污染。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，尤其涉及一種多基團磁性混凝劑的制備方法及應用。

背景技術

近年來，磁混凝技術作為新興的水處理技術，在給水處理和各類污水、廢水處理中得到快速發展，并在工程實際中得到應用。磁混凝技術主要通過吸附、混凝、架橋的作用，實現水中的微小懸浮物或不溶性污染物與小粒徑磁性顆粒的有效結合，從而增加絮體的體積和密度，并進一步加快絮體的沉降速度，從而有效降低了混凝沉淀池的水力停留時間和增大了其表面負荷。同時，磁分離系統還可對加載的磁性顆粒進行回收，循環使用，達到以廢治廢、資源再用的目的。

常規磁混凝工藝主要是分別投加混凝劑和磁粉，通過二者的共同作用實現污染物的去除。中國專利CN105314784A公布了一種磁混凝分離廢水處理方法，通過磁粉與油、微細顆粒結合以及混凝劑的混凝作用能實現較好的處理效果。中國專利CN106882895A公布了一種利用有機磷轉化以及磁混凝去除高濃度有機磷的方法，但工藝設備復雜。這一類常規磁混凝方法影響因素較多，處理效果不穩定。此外，在水樣中直接投加未修飾的磁粉會導致磁粉投加量大、利用效率低，帶來經濟成本高和應用范圍受限等諸多問題。因此，開發一種集磁性和混凝特性于一體的新型磁性混凝劑具有重要的意義。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種多基團磁性混凝劑的制備方法，解決現有常規的磁混凝工藝分別投加混凝劑和磁粉，處理效果不穩定、成本高的問題。還提供了采用該方法制備的混凝劑在處理含鎳廢水和孔雀石綠廢水中的應用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種多基團磁性混凝劑的制備方法，包括如下步驟：

（1）將乙烯基改性的Fe₃O₄納米顆粒分散于水中形成懸浮液，再將摩爾比為1:1~3的衣康酸和殼聚糖的混合溶液滴加至所述懸浮液中，并攪拌以使懸浮液均勻，其中衣康酸和殼聚糖的總質量與乙烯基改性的Fe₃O₄納米顆粒的質量比為11~12:1；

（2）步驟（1）完成后，將所述懸浮液在氮氣保護下水浴加熱至40~60℃，再加入占反應體系質量分數為0.05~0.1%的引發劑V044，攪拌反應1~2h，隨后冷卻并靜置熟化，得到的產物經乙醇提純后干燥，即得到所述的多基團磁性混凝劑。

上述步驟（1）乙烯基改性的Fe₃O₄納米顆粒可采用超聲波分散于水中，上述步驟（2）中所述的反應體系是指滴加衣康酸和殼聚糖后的改性Fe₃O₄納米顆粒的懸浮液，產物使用乙醇提純的目的是除去未反應的單體。衣康酸和殼聚糖的混合溶液具有一定的粘度，采用滴加的方式可以使磁性顆粒更好的分散，形成均勻的懸浮液。氮氣保護可以使接枝反應更好的進行，因為反應體系中如果有溶解氧，溶解氧會與還原自由基結合。加入的Fe₃O₄磁性顆粒量如果太少，則制備得到的混凝劑磁性不強。引發劑的量會對反應體系的接枝共聚反應產生影響，其濃度直接影響初期自由基的生成量，進而影響聚合反應速率和單體的轉化率，加少了反應不完全，加多了容易發生鏈轉移和鏈終止，使單體的轉化率降低。