[发明专利]一种水合二氧化钛-柿单宁丙烯酸树脂复合吸附剂、其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及含铅废水处理用复合材料，尤其涉及一种水合二氧化钛-柿单宁丙烯酸树脂复合吸附剂、其制备方法及其应用。

背景技术

重金属离子具有很大的毒性、难分解性和生物体内富集性，并且能通过食物链的循环威胁到人体的健康。虽然有些微量元素对人体是有益的，但大部分重金属并非人体生命活动所需要，而且超过一定的浓度会对人体造成很大的伤害。国标GB8978-88《污水综合排放标准》中就对重金属最高允许排放浓度进行了明确的规定。而作为强污染物铅的毒性和危害早已为公众所知，因此，对于含铅废水的处理已引起了广泛的关注。

由于重金属离子具有难分解性，因此，对于重金属的治理，只能采用转移它们的存在位置和转变它们的物理化学状态的方法。在多年的研究下，已有化学沉淀法、反渗透法、电解法、离子交换法及生物吸附法等。其中，吸附法具有高效，易操作和可多次循环利用等优点，广泛用于重金属离子的吸附。而近年来，生物处理法具有成本低、简便、不会带来新的污染等优点，也已经在重金属废水的治理中得到了很好的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种含铅废水处理用的吸附性好的水合二氧化钛-柿单宁丙烯酸树脂复合吸附剂、其制备方法及其应用。

本发明的技术方案如下：

一种水合二氧化钛-柿单宁丙烯酸树脂复合吸附剂的制备方法，其包括以下步骤：

1）水合二氧化钛的表面处理：按水合二氧化钛：硅烷偶联剂的质量比为1：0.15-2.4选取硅烷偶联剂和水合二氧化钛备用，将硅烷偶联剂加入至水中搅拌溶解，然后加入水合二氧化钛搅拌反应12h后离心、洗涤、干燥，即得到经过硅烷偶联剂改性的水合二氧化钛；

2）备料：按照正己烷：阴离子表面活性剂：丙烯酸的质量比为100-200：18-36：13-50选取正己烷、阴离子表面活性剂、及丙烯酸，按照上述经硅烷偶联剂改性的水合二氧化钛：柿单宁溶液：过硫酸铵：N-N亚甲基双丙烯酰胺：丙烯酸的质量比为4-12：46：0.26：0.07：100选取经硅烷偶联剂改性的水合二氧化钛、柿单宁溶液、过硫酸铵、及N-N亚甲基双丙烯酰胺备用； 

3）含有丙烯酸钠的混合液配制：配制氢氧化钠溶液，在冰水浴中将所述氢氧化钠溶液加入到丙烯酸中，搅拌，使丙烯酸的中和度保持在70%，再加入N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、及柿单宁溶液，不断搅拌使其混合均匀，得到含有丙烯酸钠的混合液；

4）合成：将正己烷、阴离子表面活性剂和经硅烷偶联剂改性的水合二氧化钛加入反应釜内，在通入氮气和搅拌条件下进行反应10～20分钟，然后加入步骤（3）所得到的混合液，搅拌，升温到75°C搅拌反应1.5h；

5）将步骤4）得到的物料倒出，滤掉正己烷，真空干燥即得水合二氧化钛-柿单宁丙烯酸树脂复合吸附剂。

上述方案中，所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

上述方案中，所述步骤1）中的水合二氧化钛：硅烷偶联剂的质量比为1：0.3。

上述方案中，所述步骤1）中的离心速率为3500r/min，离心时间为20min。

上述方案中，所述步骤1）中的干燥温度为80℃，在真空条件下干燥。

上述方案中，所述步骤4）中的搅拌速率为450转/分。

上述方案中，所述柿单宁溶液的制备方法包括如下步骤：将采摘的青柿子破碎后，按青柿：蒸馏水的质量比=1：0.5～10的比例浸泡两周后，再压汁，滤液经过真空抽滤后，自然发酵1～2年，得到红褐色柿单宁溶液。

上述方案中，所述阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐。

一种由上述方法制备得到的水合二氧化钛-柿单宁丙烯酸树脂复合吸附剂。

一种由上述方法制备得到的水合二氧化钛-柿单宁丙烯酸树脂复合吸附剂在含铅废水处理中的应用。

本发明的原理为：本发明采用反相微乳液聚合法合成该复合吸附剂，柿单宁接枝到丙烯酸树脂聚合物结构中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷结构中含有双键，用此硅烷偶联剂对水合二氧化钛表面进行包覆，用反相聚合法让偶联剂中的双键与丙烯酸中双键进行聚合反应，从而形成水合二氧化钛-柿单宁丙烯酸树脂复合微球。

本发明的有益效果为：

1. 合成该复合吸附剂的原料中，首先合成水合二氧化钛的原料丰富，价格低廉，做吸附剂使用时PH值范围广；其次，柿单宁对金属离子具有很强的降价吸附能力，具有低成本、环保且吸附高效等优势；因此大大降低了该吸附剂的成本。