[發明專利]一種多功能磁性水凝膠處理廢水的方法

在審

• 申請號: 201910306551.3
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110272090A
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 陳明乾;王翠;陳志勇
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C02F1/40
• 分類號: C02F1/40;C02F101/30
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 李茜

本發明涉及一種用多功能磁性水凝膠處理廢水的方法。采用納米鐵/過氧化氫引發體系，將聚乙二醇二丙烯酸酯和引發劑到溶劑中混勻，通入氮氣除氧后密封，控制反應溫度在28℃，反應2小時，所得產物經洗脫溶劑充分洗滌后，在僅憑重力作用下，用于油水乳液分離，油水分離效率可達99.6%，制備的多功能磁性水凝膠也可用于亞甲基藍的降解，降解率可達99.5%。本發明制備方法簡單可靠，后處理簡單，所得材料重復利用率好。引發體系中的引發劑Fe₃O₄ NPs在引發聚合后均勻且定量分散在材料中，且聚合后仍然保持催化性能，Fe₃O₄ NPs的磁性使其易于回收和再利用，所制得的磁性水凝膠用于油水乳液的快速分離和廢水中有機染料的降解。

技術領域

本發明涉及多功能磁性水凝膠在油水乳液分離和廢水中有機染料降解方面的應用，屬于廢水處理技術領域。

背景技術

水是生命之源，是人類生存的物質基礎。含油廢水無處不在，源于工業生產和日常生活，給世界的可持續發展和人類健康帶來了巨大威脅。因此，有效處理含油廢水是利用水資源的必要手段，這也是亟待解決的問題。在含油廢水中，由于乳液液滴被表面活性劑包覆，使乳液更穩定，這增加了分離的難度，因此油水分離是處理含油廢水的關鍵。常規的油水分離方法有重力法、離心法、吸附法、浮選法、化學法等。通常，表面活性劑穩定的水包油乳液的分離通常需要多步過程，包括破乳-混凝/氣浮/吸附-分離等多種方法協同的工藝才能實現，具有用時長和分離效率低等缺陷。近年來，具有特殊浸潤性能的網材料應用于水油乳液的分離。這些網材料具有超親水超親油、油下超疏水、水下超疏油的特殊浸潤性質。例如：中國專利文件CN106215462A公開了一種基于POSS基雜化丙烯酸酯涂層的超疏水/超親油不銹鋼網及其制備方法與應用，所得材料可以具有超疏水/超親油性，可應用于工業油水混合物的分離。中國專利文件CN109603208A公開了一種用于油水分離的網及其制備方法，所得材料具有超親水同時水下超疏油表面，可應用于油水分離。然而，易污染和重復利用率低的缺點限制了網材料的實際應用范圍。因此，制備簡單、分離高效、重復利用率高的材料具有更大的實際意義。

亞甲基藍是水溶性多環芳烴染料。目前，亞甲基藍廣泛使用于化工工業和紡織印染工業。工業生產過程中會產生大量含亞甲基藍染料的廢水，廢水具有嚴重的毒性和危害，將直接影響一個地區的水質，破壞周圍環境和危害人體健康。由于亞甲基藍結構復雜，廢水具有高濃度，高色度和高pH值的特點，因此難以處理。目前已報道的處理方法分為三大類：高級氧化過程（AOP），生物降解處理和吸附。芬頓反應屬于化學氧化過程，由于優異的降解速率和降解操作簡便，使其成為處理有機廢水最有效的方法之一。傳統的均相芬頓反應具有較高的催化活性，但該反應存在缺點，如難分離，回收率低，成本高。近年來，具有高穩定性的可分離磁性芬頓類催化劑引起了廣泛的重視。例如Fe₃O₄ NPs/H₂O₂氧化還原體系，該體系已被廣泛用于降解有機染料，并且磁性納米粒子在外部磁場的干預下易于分離。然而，納米顆粒粒徑小和易團聚的特性，使得其催化活性降低，在實際使用過程中難以回收，增加生產成本。因此，一種易于回收并具有高降解效率的材料，更適用于實際的生產。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題和不足，本發明提供一種多功能材料來解決上述問題。本發明采用具有磁性、特殊界面潤濕性能和高效催化降解活性的多功能水凝膠進行油水乳液分離和有機染料的降解。該聚合物是通過引入具有親水性的單體，輔以具有獨特性能的納米顆粒，以水為溶劑，通過納米顆粒介導自由基聚合制備得到，具有在空氣中超親水、空氣中超親油、油下超親水、水下疏油的浸潤特點，可以只在重力作用下，實現油水乳液的分離。同時材料所具有高效的催化活性，可以與過氧化氫配合降解有機染料。

本發明的方案是：

一種多功能磁性水凝膠分離油水乳液，降解有機染料的方法，步驟如下：