[发明专利]一种用于污水处理的改性气凝胶的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于污水处理的改性气凝胶的制备方法，本发明采用低交联度聚苯乙烯作为气凝胶基体，在溶解过程中添加一定量的钛酸四丁酯，之后再利用二氧化硅、膨润土、聚多巴胺、乙烯基三乙氧基硅烷以及苯甲醇对其进行喷涂，取得了优异的吸附效果。实验结果表明，对于富含油类的污水，本发明中的方法所制备的改性气凝胶具有优异的处理能力，本发明所制备的改性气凝胶在污水中吸附效果显著，推动了聚苯乙烯类气凝胶在水处理领域的应用。

技术领域

本发明涉及污水处理材料领域，具体涉及一种用于污水处理的改性气凝胶的制备方法。

背景技术

近年来，工业中大量的有机、无机污染物被排入水资源中，被污染的水资源大多来自工业、农业等活动中，随着人类活动的日益频繁，污染也越来越严重。对于吸附法处理被污染的水资源时，由于吸附作用通常利用分子间力即范德华力、静电作用、亲水或疏水等作用力吸附于吸附材料的表面，并进一步扩散到内部，吸附材料本身多属于孔隙率较高的多孔性材料。其分为有机类吸附材料和无机类吸附材料，无机类吸附材料（例如膨润土）本身具有良好的化学稳定性、比表面积大，属于一类常用的吸附材料。例如活性炭，由于其较高的比表面积、良好的空洞结构以及吸附倍率高成为最主要的吸附剂之一。但是随着研究的不断深入，逐渐发现了传统的活性炭吸附剂吸附效率低等问题，

气凝胶属于纳米级的多孔性吸附材料，其固相和孔均属于纳米数量级，具备优良的界面性能，同时还具有较高的孔隙率，密度较低，也被用于工业中的很多领域，同时其也被用于污水处理过程。然而单一的气凝胶其使用价值并不高，通常人们将其他材料与气凝胶复配之后进行使用，取得了大量的研究成果。另外，部分被改性的气凝胶被用于污水处理中，对污水中的重金属、油类有机物均具有良好的吸附效果。

气凝胶具备优良的低表面能和纳米结构，其疏水效果优异。常规的无机气凝胶密度轻，三维网状结构优异，但其膨胀性能较差，效率并不高，不利于作用吸附材料使用；而有机气凝胶其吸附性能优异，不仅具备较高的吸附性能，其在吸附后仍能够二次利用，将有机气凝胶改性之后，其疏水性能和力学性能，以及吸附性能均得到了实质上的提升。

为了进一步改善有机气凝胶的吸附效果，本发明提供了一种用于污水处理的改性气凝胶的制备方法，本发明制备的改性气凝胶对污水具备优异的处理效果。

发明内容

为了进一步改进气凝胶在污水处理过程中的功效，本发明提供了一种用于污水处理的改性气凝胶的制备方法，将低交联度聚苯乙烯溶解，并在溶解过程中接触钛酸四丁酯，形成初步的改性气凝胶之后，再利用二氧化硅、膨润土、聚多巴胺、乙烯基三乙氧基硅烷以及苯甲醇对其进行喷涂，得到的改性气凝胶污水处理效果优异。

一种用于污水处理的改性气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、将低交联度聚苯乙烯置于无水乙醇中浸泡24-48小时，取出低交联度聚苯乙烯并在室温下自然风干，将风干的低交联度聚苯乙烯和钛酸四丁酯置于二氯甲烷和四氯化碳的混合溶液中，加热搅拌12-15小时，低交联度聚苯乙烯完全溶解后降低温度至室温，得到气凝胶前体；将气凝胶前体置于高压密闭设备中，加压并升温至40-60℃，并保持温度8-10小时，完成后即可降压降温至常压常温，进而得到低交联度聚苯乙烯气凝胶；

（2）、将包含二氧化硅、膨润土、聚多巴胺、乙烯基三乙氧基硅烷以及苯甲醇的原料均匀混合，并研磨，将研磨后的产品A备用；

（3）、将步骤（2）中制备的产品A均匀喷涂在步骤（1）中得到的低交联度聚苯乙烯气凝胶表面，将被喷涂完成后的气凝胶置于密闭环境中在三个不同的温度下分别保持一定的时间，即得到所需的用于污水处理的改性气凝胶。

优选地，所述步骤（1）中的低交联度聚苯乙烯的交联度为5-15%。

优选地，所述步骤（1）中风干的低交联度聚苯乙烯和钛酸四丁酯重量比为8-15:1。