[发明专利]一种污水高效净化材料

说明书

技术领域

本发明属于污水净化材料技术领域，具体涉及一种污水高效净化材料。

背景技术

近年来随着工业的迅猛发展，水体污染问题也日益突出；然而随着人们物质生活水平的不断提高，对水质也提出了更高的要求。2007 年7 月1 日，国家新修订的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)正式施行，水质的部分指标的限值更加严格。2008 年6 月25 日，国家发布了11 项包括制浆造纸、电镀、发酵等在内的新的更为严格的行业排放标准。这对于保护环境、保障人民的饮水健康以及提升人民生活质量具有重要的现实意义。

一般污水主要是COD、氮化物和重金属超标，然而，就当前的水体污染特点看，水体中重金属离子、可溶性有机物质及难生物降解化合物等逐年增多，而目前常规水处理手段对这一系列污染物很难做到一次性处理达标，同时现行的许多水处理药剂还可能产生对环境有害的二次污染物质，这无疑对环境保护以及可持续发展等带来不利影响。污水中重金属离子的处理一般采用沉淀法、氧化还原法、电解法、离子交换法等，现在常用的就是采用纳米材料进行沉降重金属离子，但是纳米材料在水处理过程中会释放出金属离子从而对水进行二次污染。

当前水体污染问题日趋严重，寻求高效、环保，且成本低廉的水处理剂一直以来是水处理技术研究中的重要方向之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污水高效净化材料，按照质量份计算主要包括：改性秸秆纤维：100份；改性膨润土：15-30份；纳米填料：5-12份；活性炭：5-16份；聚乙烯醇：10-28份；本发明采用改性秸秆纤维为基体，复合水净化材料制备得到高新水净化材料，具有较好的环保性。

本发明主要通过以下技术方案实现：一种污水高效净化材料，按照质量份计算主要包括：改性秸秆纤维：100份；改性膨润土：15-30份；纳米填料：5-12份；活性炭：5-16份；聚乙烯醇：10-28份。

本发明中以改性秸秆纤维作为主体，聚乙烯醇主要作为粘着剂和相容剂，复合纳米填料、改性膨润土、活性炭材料制备得到净化材料；所述纳米填料和活性炭为无机材料，本发明主要是通过有机-无机复合制备得到水净化材料，所述水净化材料主要针对水中重金属进行净化。本发明采用改性秸秆纤维为基体，复合水净化材料制备得到高新水净化材料，具有较好的环保性。

秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称，通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分，是一类农作物的废弃物。由于秸秆富含氮、磷、钾等元素，以及纤维素和木质素等有机物质，它又是一种具有多用途且可再生的生物资源。秸秆材料中主要含有纤维素、半纤维素，以及木质素等天然高分子，其中纤维素和半纤维素被木质素包裹，且高分子链间通过氢键作用紧密结合，有序程度较高，因此秸秆材料通常具有水溶性差，反应活性弱等不足之处。现在常用的改性秸秆的方法有：水解、接枝共聚、醚化，以及酯化作用等。所述改性秸秆纤维是先酸化秸秆，然后接枝丁二酸酐，从而得到改性秸秆纤维，对金属离子具有较好的螯合作用。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述改性秸秆纤维是由秸秆纤维与酸酐按照质量比1：0.2-1：0.5复合得到；所述酸酐为丁二酸酐、马来酸酐中的任意一种。所述秸秆纤维与丁二酸酐在反应过程中可以将丁二酸酐加多，利于反应，但是实验过程中发现，丁二酸酐过量时秸秆纤维的最终质量变化在1.2-1.5时水净化效果较好，此时污水中的重金属离子变化较大。

所述改性膨润土是由壳聚糖与膨润土按照质量比1：2-1：3.2复合制备得到的介孔材料组成。将壳聚糖在酸性条件下溶解，让后将酸处理后的粘土、壳聚糖交联剂与壳聚糖溶液混合后制备得到交联的壳聚糖-粘土复合吸附材料。所述壳聚糖-膨润土复合材料不仅可以有效避免膨润土均相核化成块状，而且可以促进多孔交联壳聚糖非均相沉积于层状的膨润土表面。

壳聚糖是天然多糖类化合物中少有的带有氨基的多糖，具有许多特殊的物理化学性质；自由氨基的存在使壳聚糖带有一定的正电荷，赋予了壳聚糖独特的聚阳离子性质，可作为阳离子絮凝剂应用于生物工程和污水处理领域；壳聚糖分子结构中含有大量的乙酰氨基、氨基和羟基，这些基团在一定条件下对金属离子具有较强的吸附和络合作用；同时壳聚糖还具有无生物毒性、安全环保和可生物降解等优点，因此是一种较为理想的重金属吸附材料，广泛用于各种重金属离子废水的预处理和水质净化过程中。然而，壳聚糖是一种直链线性聚合物，耐酸性和机械强度都很差，将壳聚糖直接作为水净化剂时容易溶解流失。