一种污水处理剂及其制备方法与流程

本发明涉及污水处理领域，具体为一种污水处理剂及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，污水处理行业受到空前关注。作为污水处理的关键，絮凝沉降法是常用的提高水质处理效率的方法，线性超高分子量阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂是目前工业上常用的高端絮凝剂之一。但是其在使用时存在黏度大、溶解时间长等缺点，离子单体随机分布在聚合物链上、电荷有效利用率低，并且存在生产成本高、技术难度大等问题。因此，开发新型阳离子型聚丙烯酰胺类絮凝剂是提升污水处理技术的关键之一，也符合传统产品高性能化的要求。

2、木质素是植物界中仅次于纤维素的第二大生物质资源，来源广泛、价格低廉。其本身具有三维网状结构，并且存在众多具有反应活性的官能团，不但能够吸附溶解在水中的极性有机物，还能网捕胶体微粒及悬浮颗粒物，可作为天然的絮凝剂材料。木质素和阳离子聚丙烯酰胺的结合既能提高絮凝剂的吸附效果，又能够降低成本，符合当下絮凝剂的发展需求，具有良好的市场前景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种污水处理剂及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种污水处理剂，其特征在于，按重量分数计，主要包括8~12份磁性木质素微球、90~110份阳离子型聚丙烯酰胺。

4、作为优化，所述所述磁性木质素微球是由木质素经去甲基化、乙酰化制得乙酰化木质素，在乙酰化木质素自组装成木质素微球过程中加入磁性四氧化三铁，使磁性四氧化三铁包埋进木质素微球中制得。

5、作为优化，所述阳离子聚丙烯酰胺是由4-氯甲基苯乙烯、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、丙烯酸丁酯经氧化还原剂氧化还原制得。

6、一种污水处理剂的制备方法，包括以下制备步骤：

7、（1）将乙酰化木质素、四氢呋喃按质量比1：（200~250）混匀，将四氢呋喃质量0.8~1倍的去离子水在30min内滴加完毕，去离子水滴加完毕后立即将四氢呋喃质量3~4倍的四氧化三铁悬浮液加入，在常温下以转速100~200r/min搅拌20~40min，离心分离沉淀，将沉淀用去离子水洗涤3~5次，冷冻干燥得磁性木质素微球；

8、（2）将丙烯酰胺、去离子水按质量比1：（3~5）混匀得丙烯酰胺溶液；将4-氯甲基苯乙烯、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、丙烯酸丁酯、去离子水按质量比1：（90~110）：（150~200）：（5~7）：（600~800）混匀，在常温下以转速200~300r/min搅拌10~20min，用0.1mol/l的盐酸溶液和氢氧化钠调节溶液的ph为3.8~4.2，通入氮气除氧25~35min，加入二甲基二烯丙基氯化铵质量0.04~0.06倍的氧化还原引发剂，将丙烯酰胺质量4~6倍的丙烯酰胺溶液在25~35min内滴入，在65~75℃下以转速80~120r/min搅拌5~7h，冷却至室温，过滤，将滤渣用丙酮洗涤3~5次，在50~70℃下干燥22~26h，得阳离子型聚丙烯酰胺；

9、（3）将磁性木质素微球、阳离子型聚丙烯酰胺、1mol/l氢氧化钠溶液按质量比1：（1.5~2.5）：（40~60）混匀，在70~90℃下反应3~5h，冷却至室温，用丙酮萃取洗涤3~5次，将有机相在截留分子量1000da的透析袋中透析提纯22~26h，冷冻干燥得污水处理剂。

10、作为优化，步骤（1）所述木质素为碱木质素，购至湖南永州湘江纸业有限责任公司；所述乙酰化木质素微球的制备方法为：将木质素、氯化亚铁、去离子水、质量分数30%的过氧化氢、丙酮按质量比1：（0.003~0.005）：（50~70）：（70~75）：（105~115）混匀，在常温下以转速200~300r/min搅拌3.5~4.5h，用0.22μm滤纸过滤，将滤渣用去离子水洗涤3~5次，冷冻干燥得去甲基木质素；将去甲基木质素、吡啶、顺丁烯二酸酐按质量比1：（8~12）：（10~20）混匀，在室温下以转速200~300r/min搅拌70~75h，滴加入去甲基木质素质量150~250倍的0.01mol/l盐酸溶液中，保持温度在0℃并以转速100~200r/min搅拌，在30min内滴加完，继续以转速100~200r/min搅拌25~35min，离心分离沉淀，将沉淀用去离子水洗涤3~5次，冷冻干燥从而制得乙酰化木质素。

11、作为优化，步骤（1）所述四氧化三铁悬浮液的制备方法为：将四水合氯化亚铁、六水合三氯化铁、去离子水按质量比1：（2.1~2.2）：（20~30）混匀，将四水合氯化亚铁质量200~300倍的1mol/l的氢氧化钠溶液滴入，在30min内滴加完毕，超声10~20min，在60~80℃下以转速100~200r/min搅拌25~35min，加入四水合氯化亚铁质量2~3倍的柠檬酸钠，在30~50℃下以转速100~200r/min搅拌2~3h，过滤，将滤渣用去离子水洗涤3~5次，在100~110℃下干燥4~6h得四氧化三铁磁性纳米粒子，将四氧化三铁磁性纳米粒子、去离子水按质量比1：（800~1200）混匀，超声25~35min从而制得四氧化三铁悬浮液。

12、作为优化，步骤（2）所述氧化还原引发剂为过硫酸钾、亚硫酸钠按质量比8：3混匀制得。

13、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

14、本发明在制备污水处理剂时，将木质素经去甲基化、乙酰化制得乙酰化木质素，在乙酰化木质素自组装成木质素微球过程中加入磁性四氧化三铁，使磁性四氧化三铁包埋进木质素微球中制得磁性木质素微球；4-氯甲基苯乙烯、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、丙烯酸丁酯经氧化还原剂氧化还原制得阳离子聚丙烯酰胺；将阳离子聚丙烯酰胺在碱性条件下接枝到磁性木质素微球上制得污水处理剂。

15、首先，木质素的去甲基化使木质素表面带有更多的酚羟基，对去甲基木质素进行乙酰化处理可以改善木质素的疏水性，一方面可以提高木质素对含油污水中油污的吸附能力，另一方面疏水性的提高使木质素在水中不易聚集，有利于自组装形成微球结构；在乙酰化木质素自组装形成木质素微球的过程中通过静电吸附将磁性四氧化三铁包埋入木质素微球中，制得磁性木质素微球，污水处理剂在污水中完成絮凝后可利用磁吸对絮凝剂进行去除，提高絮凝剂的去除效率。

16、其次，在阳离子聚丙烯酰胺的聚合中，4-氯甲基苯乙烯作为链转移剂，一方面可以使阳离子聚丙烯酰胺接枝到磁性木质素微球上，形成结构稳定的污水处理剂，另一方面可以控制链段长度，降低污水处理剂在水中的黏度，有利于污水处理剂在污水中的溶解，提高吸附效率；二甲基二烯丙基氯化铵引入阳离子聚丙烯酰胺可以使污水处理剂在在絮凝过程中形成星型结构，进而形成复杂的网状结构，提高对水中沙土的吸附能力，且季铵盐具有抗菌性，使污水处理剂带有一定的抗菌性能；丙烯酸丁酯引入阳离子聚丙烯酰胺中使其具有亲油性，对含油污水中的油具有良好的吸附效果，进一步提高污水处理剂对油污的处理能力。

技术特征：

1.一种污水处理剂，其特征在于，按重量分数计，主要包括8~12份磁性木质素微球、90~110份阳离子型聚丙烯酰胺。

2.根据权利要求1所述的一种污水处理剂，其特征在于，所述磁性木质素微球是由木质素经去甲基化、乙酰化制得乙酰化木质素，在乙酰化木质素自组装成木质素微球过程中加入磁性四氧化三铁，使磁性四氧化三铁包埋进木质素微球中制得。

3.根据权利要求1所述的一种污水处理剂，其特征在于，所述阳离子聚丙烯酰胺是由4-氯甲基苯乙烯、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、丙烯酸丁酯经氧化还原剂氧化还原制得。

4.一种污水处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

5.根据权利要求4所述的一种污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述木质素为碱木质素；所述乙酰化木质素微球的制备方法为：将木质素、氯化亚铁、去离子水、质量分数30%的过氧化氢、丙酮按质量比1：（0.003~0.005）：（50~70）：（70~75）：（105~115）混匀，在常温下以转速200~300r/min搅拌3.5~4.5h，用0.22μm滤纸过滤，将滤渣用去离子水洗涤3~5次，冷冻干燥得去甲基木质素；将去甲基木质素、吡啶、顺丁烯二酸酐按质量比1：（8~12）：（10~20）混匀，在室温下以转速200~300r/min搅拌70~75h，滴加入去甲基木质素质量150~250倍的0.01mol/l盐酸溶液中，保持温度在0℃并以转速100~200r/min搅拌，在30min内滴加完，继续以转速100~200r/min搅拌25~35min，离心分离沉淀，将沉淀用去离子水洗涤3~5次，冷冻干燥从而制得乙酰化木质素。

6.根据权利要求4所述的一种污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述四氧化三铁悬浮液的制备方法为：将四水合氯化亚铁、六水合三氯化铁、去离子水按质量比1：（2.1~2.2）：（20~30）混匀，将四水合氯化亚铁质量200~300倍的1mol/l的氢氧化钠溶液滴入，在30min内滴加完毕，超声10~20min，在60~80℃下以转速100~200r/min搅拌25~35min，加入四水合氯化亚铁质量2~3倍的柠檬酸钠，在30~50℃下以转速100~200r/min搅拌2~3h，过滤，将滤渣用去离子水洗涤3~5次，在100~110℃下干燥4~6h得四氧化三铁磁性纳米粒子，将四氧化三铁磁性纳米粒子、去离子水按质量比1：（800~1200）混匀，超声25~35min从而制得四氧化三铁悬浮液。

7.根据权利要求4所述的一种污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述氧化还原引发剂为过硫酸钾、亚硫酸钠按质量比8：3混匀制得。

技术总结
本发明公开了一种污水处理剂及其制备方法，涉及污水处理领域。本发明在制备污水处理剂时，将木质素经去甲基化、乙酰化制得乙酰化木质素，在乙酰化木质素自组装成木质素微球过程中加入磁性四氧化三铁，使磁性四氧化三铁包埋进木质素微球中制得磁性木质素微球；4‑氯甲基苯乙烯、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、丙烯酸丁酯经氧化还原剂氧化还原制得阳离子聚丙烯酰胺；将阳离子聚丙烯酰胺在碱性条件下接枝到磁性木质素微球上制得污水处理剂。本发明制备的污水处理剂具有两亲性，对水中的油污具有良好的吸附效果，且有良好的抗菌性能和易分离能力。

技术研发人员：黄建军,宗甜甜
受保护的技术使用者：南通善水环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5