[发明专利]基于海藻酸钠的负载纳米红钛锰矿/褐煤基活性焦水凝胶及其制备方法

说明书

本发明属于吸附‑光降解水处理领域，公开了一种基于海藻酸钠的负载纳米红钛锰矿/褐煤基活性焦水凝胶及其制备方法。本发明利用海藻酸钠的交联作用，将负载纳米钛酸锰/褐煤基活性焦粉末制成水凝胶，可以利用其表面特性实现对亲、疏水性难降解有机污染物的同时去除；制备工艺简单易行，制得的水凝胶可以控制粒度便于从液相中回收，改善出水水质，使用成本低廉；可以快速实现原位再生，重复使用稳定性好；无毒，不会对环境带来二次污染。

技术领域

本发明属于吸附净化技术领域，更具体地，涉及一种基于海藻酸钠的负载纳米红钛锰矿/褐煤基活性焦水凝胶及其制备方法。

背景技术

随着社会城市化与工业化发展，大量城市未经处理的污水、废水排放于河道，水库等城市景观水体中，使其容易发生富营养、发臭、发黑等现象，还会导致其自然生态修复能力也遭到不同程度的破坏。尤其是矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业中的许多生产过程中都产生大量工业废水，其中含有许多有害物质，上述有害物质难以生物降解，导致其在自然环境中长期存在，并通过食物链等在生物体内不断富集，给自然环境和人类健康带来了严重危害。

现有的废水处理方法中，吸附法因具有设备简单、适用范围广、处理效果好等优点而被广泛采用。吸附法的关键技术是吸附剂的选择，然而现有的吸附剂多为粉剂，吸附饱和后难以与水分离出来，容易出现二次污染且无法再生。结合现代化学改性技术和材料复合技术，开发价廉、高性能、可再生的环境友好型吸附剂，是研究的发展方向。

褐煤基活性焦具有吸附和催化性能良好、制备原料易得、化学性能稳定等优点，用活性焦代替活性炭在环境水、气污染治理技术领域，具有实际的意义。然而，褐煤基活性焦虽然具有较好的吸附功能且成本低廉，但其吸附能力有限，当吸附饱和时必须进行更换，频繁更换导致会产生较高的成本，且难以实现持续净化修复的效果。

由于红钛锰矿的特殊物质结构，其具有可见光再生特性。根据红钛锰矿的可见光再生特性，现有技术主要将其应用于光催化反应。目前，尚未见将红钛锰矿、褐煤基活性焦与海藻酸钠结合制备可再生吸附剂的相关报道。

发明内容

针对现有技术中吸附剂存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于海藻酸钠的负载纳米红钛锰矿/褐煤基活性焦水凝胶的制备方法。本发明开创性地利用生物质基材料与红钛锰矿/褐煤基活性焦结合，在蠕动泵作用下制备得到的水凝胶不但具有孔隙度高、比表面积大、吸附能力强，而且还具有可再生功能。

本发明的另一目的在于提供一种基于海藻酸钠的负载纳米红钛锰矿/褐煤基活性焦水凝胶的制备方法制备得到的基于海藻酸钠的负载纳米红钛锰矿/褐煤基活性焦水凝胶。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于海藻酸钠的负载纳米红钛锰矿/褐煤基活性焦粉末水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1.制备海藻酸钠溶液：取适量海藻酸钠粉末，然后向其中加入一定量超纯水，持续搅拌10～20min，得到浓度为2wt％～5wt％的海藻酸钠溶液；

S2.制备混合溶液：向步骤S1得到的海藻酸钠溶液中加入红钛锰矿/褐煤基活性焦粉末得到混合溶液，然后加入超纯水，搅拌均匀，即得；

S3.制备水凝胶：用蠕动泵将步骤S2得到的混合溶液滴入氯化钙溶液中，充分交联，停止蠕动泵后持续搅拌一段时间，即得水凝胶；

S4.水凝胶后处理：将步骤S3所述水凝胶滤出，用去离子水反复清洗3～5次，然后进行干燥处理。

由于海藻酸钠粉末容易聚集，且溶液较为粘稠，无法使用磁力搅拌器进行搅拌，为了得到均匀的海藻酸钠水溶液，进一步地，步骤S1中，采用打蛋器进行持续搅拌处理。

进一步地，步骤S2中，所述海藻酸钠溶液与红钛锰矿/褐煤基活性焦粉末的质量比为1～4：1。