[發明專利]一種粗糙表面核殼型磁性水處理劑、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202110692728.5
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113289586B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 任海寧;孫春同;孫霜青;任平平;孫永強;齊海花;胡松青
• 申請（專利權）人: 東營施普瑞石油工程技術有限公司;中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30;C02F101/20
• 代理公司: 青島潤集專利代理事務所(普通合伙) 37327
• 代理人: 趙以芳

本發明公開了一種粗糙表面核殼型磁性水處理劑、制備方法及其應用，涉及水處理劑的制備技術領域。其包括含苯環的粗糙表面核殼型磁性水處理劑Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;@RPMO?Ph及含巰基的粗糙表面核殼型磁性水處理劑Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;@RPMO?SH；該制備方法以包裹了一層二氧化硅的磁性納米粒子(Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;)為模板，采用生長誘導腐蝕法合成出兩種粗糙表面的磁性吸附劑，并通過在它們二氧化硅骨架中分別雜化苯環或巰基，用于除去水中的有機染料及重金屬離子。本發明合成的水處理劑不但經濟綠色，而且穩定性好，具有較大的吸附量和較快的吸附速率，該水處理劑還可以循環多次使用。

技術領域

本發明涉及水處理劑的制備技術領域，具體涉及一種適用于油田污水、煉化污水、工業污水處理等方面的水處理劑，特別涉及一種粗糙表面核殼性磁性水處理劑、制備方法及其應用。

背景技術

有機染料是常見的化工用品，其價格低廉，可大批量生產，在染織、涂料、油墨等多種工業中大量使用，有機染料排入水中能夠帶來十分嚴重的污染。有機染料幾乎都含有苯環，所以大部分有機染料具有劇毒的性質，對生物的健康具有嚴重的影響。除此之外，染料會使水體可見度變差，陽光很難通過水體進入河底，使得河流中藻類和水草的光合作用受到阻礙，進一步導致水中的氧氣含量下降，嚴重影響魚蝦等水生生物的生長與繁衍，嚴重破壞水中的生物鏈系統。重金屬離子同樣對人和動物造成嚴重的健康影響，而且很多工業生產都伴隨著重金屬離子的產生，這些企業排出的廢水中一般含有較高含量的銅、鉛、鎳、鎘汞等重金屬離子。重金屬類的污染物特別難分解，可以長時間的一直存在，最終通過還是轉移到我們人類自身體內，損害我們人類的健康。針對有機染料及重金屬離子水污染，各種各樣的方法被開發出來，如膜分離法、離子交換法、化學沉淀法及吸附法等等，其中吸附法因其高效快捷，經濟簡便被廣泛應用，各種各樣的水處理劑也被研發出來。

申請號202010932953.7公開了一種磁性農田重金屬吸附劑制備方法，首先采用碳包裹二氧化硅，并在硫酸鋁和氯化鋁中制備成交聯劑，然后利用吸水樹脂將交聯劑制備成交聯聚合物，最后進一步處理成磁性水處理劑。該磁性水處理劑通過無機與有機吸附材料復合，既可以發揮吸附樹脂上-COONa，-CONH₂等基團對重金屬的螯合吸附作用，又可以通過無機材料凹凸棒的多孔道納米結構對重金屬的吸附固化。

申請號202011153179.6公開了一種分離富集植物油中黃曲霉毒素的方法，主要是將植物油與易溶黃曲霉毒素的萃取劑混合后，加入磁性水處理劑MWCNTs-Fe₃O₄納米顆粒進行振蕩吸附，然后用磁鐵吸附磁性水處理劑。

隨著對水處理劑的進一步研究，中空介孔氧化硅類水處理劑因其材料來源廣泛，價格低廉，綠色環保等優點成為研究重點。中空介孔氧化硅表面孔道分布豐富，比表面積大，親水性好，因此可以用于吸附污水中的有機物及重金屬離子。人們發現中空介孔二氧化硅雖然對氯苯酸有一定的吸附能力，但是單純-Si-O-Si-構架的二氧化硅吸附效果并不好。經過研究，人們發現在中空介孔二氧化硅表面和孔道中嫁接或直接引入不同的官能團分子，能很好的解決了吸附量低的問題。但是單純的介孔硅水處理劑難以回收和再利用。因此開發出一種高效率、易回收的水處理劑成為目前的研究熱點。單純的介孔二氧化硅水處理劑存在回收困難的問題。而四氧化三鐵具有超順磁性，具有極高的磁響應性能。因此將具有超順磁性的四氧化三鐵與具有極高比表面積的介孔二氧化硅結合，便可以研發出一種既具有較高吸附性能，又易回收再利用的磁性水處理劑。

現有技術有關磁性水處理劑方面的研究報道主要有：