用于石油化工废水深度处理的水处理剂及其制备方法
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申请日 20200910
公开（公告）日 20201218
IPC分类号 C02F1/52; C02F1/56; C02F1/28; C02F101/10; C02F101/12; C02F101/30; C02F103/36
摘要
本案涉及一种用于石油化工废水深度处理的水处理剂及其制备方法，氧化石墨烯GO依次经酸化、酰氯化、酰胺化制得功能化GO，与可聚合单体经原位聚合，最后复配纤维素和氧化钙/偏酸铝钠制得水处理剂。本发明制得的水处理剂为多孔结构的复合材料，能够快速吸附沉降有机污染物；钙离子、铝离子与氯离子形成不溶性的弗氏盐Ca4Al2Cl2(OH)12沉淀，有效去除水体中氯离子含量；本发明制得的复合材料使用环境不受限制，处理后的水质能够达到回用水的标准。
权利要求书
1.一种用于石油化工废水深度处理的水处理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：氧化石墨烯依次经酸化、酰氯化处理后，进行干燥、研磨，取处理后的氧化石墨烯加入60ml DMF，超声分散1h，随后加入十八胺，60℃下搅拌回流24h，用无水乙醇洗涤沉淀物，干燥得酰胺功能化氧化石墨烯；
S2：向反应瓶中加入酰胺功能化氧化石墨烯、偶氮二异丁腈和二甲亚砜，超声使其分散均匀，升温至80℃；将聚合单体溶液滴加至上述反应瓶中，滴加完毕反应4h，整个反应体系需在氮气保护下进行，反应结束后超声0.5h，之后用无水乙醚洗涤沉淀物，抽滤、烘干得聚合物改性氧化石墨烯；
S3：取上述聚合物改性氧化石墨烯加入纯水中，加入水溶性纤维素，搅拌2h使其分散均匀，随后逐滴滴加20ml氧化钙/偏酸铝钠的混合溶液，保持磁力搅拌12h，产物经过滤、冷冻干燥后得到目标水处理剂。
2.根据权利要求1所述的水处理剂的制备方法，其特征在于，所述酸化处理条件为：氧化石墨烯置于体积比为3:1的硫酸和硝酸混合溶液中超声分散1h，随后在80℃水浴中回流4h。
3.根据权利要求1所述的水处理剂的制备方法，其特征在于，所述酰氯化处理条件为：酸化后的氧化石墨烯置于二氯亚砜和DMF的溶液中，超声处理0.5h，80℃搅拌回流2h。
4.根据权利要求1所述的水处理剂的制备方法，其特征在于，所述酰胺功能化氧化石墨烯、偶氮二异丁腈和聚合单体的质量比为1:0.2:15。
5.根据权利要求1所述的水处理剂的制备方法，其特征在于，所述聚合单体由丙烯酰胺自聚或与丙烯衍生物共聚；其中，丙烯衍生物选自丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸甲酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的水处理剂的制备方法，其特征在于，所述氧化钙/偏酸铝钠的混合溶液的用量比为n(Ca2+):n(Cl-)＝4:1。
7.一种采用权利要求1-6中任一项所述的水处理剂的制备方法制得的用于石油化工废水深度处理的水处理剂。
说明书
一种用于石油化工废水深度处理的水处理剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体为一种用于石油化工废水深度处理的水处理剂及其制备方法。
背景技术
各种城市污水、生活污水、农业废水、建筑废水、工业废水等不经处理直接排放造成了严重的环境污染，其中石油化工类的工业废水是造成水资源浪费的主要原因。目前废水处理的发展趋势是减少废水来源和增加循环回用水，工业废水处理后占循环水补充水的五分之一，然而工业废水中因含大量难降解有机物，如氰化物、硫化物、挥发酚、多环芳香族及杂环化合物等，成分复杂，即使经过预处理、生化处理后，其COD值及各种离子含量仍然较高，其中氯离子是一种典型的致腐蚀性离子，若高浓度含氯废水不加以处理直接排入水体，则会妨碍动植物生长，影响水产养殖，破坏水体自然生态平衡，严重时还会污染地下水。
目前去除氯离子的方法可分为沉淀盐法、分离法、离子交换法和氧化还原法。沉淀法可用于去除水体中的氯离子，但采用这种方法对净化水体时的温度、处理时间和钙铝添加量都有着较高的要求，需要在一定的条件下才能达到较好的去除氯离子的效果，并且不能用于降低水的COD值等其它指标。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明旨在利用改性氧化石墨烯负载钙离子、铝离子得到一种新型复合材料，将其应用于化工二沉池水的进一步深度处理，以期达到回用水的标准。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于石油化工废水深度处理的水处理剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：氧化石墨烯(GO)先后经酸化、酰氯化处理后，进行干燥、研磨，取处理后的GO加入60ml DMF，超声分散1h，随后加入十八胺，60℃下搅拌回流24h，用无水乙醇洗涤沉淀物，干燥得酰胺功能化GO；
S2：向反应瓶中加入酰胺功能化GO、偶氮二异丁腈(AIBN)和二甲亚砜(DMSO)，超声使其分散均匀，升温至80℃；将聚合单体溶液滴加至上述反应瓶中，滴加完毕反应4h，整个反应体系需在氮气保护下进行，反应结束后超声0.5h，之后用无水乙醚洗涤沉淀物，抽滤、烘干得聚合物改性GO；
S3：取上述聚合物改性GO加入纯水中，并加入等质量的水溶性纤维素，搅拌2h使其分散均匀，随后逐滴滴加20ml氧化钙/偏酸铝钠的混合溶液，保持磁力搅拌12h，产物经过滤、冷冻干燥后得到目标水处理剂。
进一步地，所述酸化处理条件优选为：GO置于体积比为3:1的硫酸和硝酸混合溶液中超声分散1h，随后在80℃水浴中回流4h。
进一步地，所述酰氯化处理条件优选为：酸化后的GO置于二氯亚砜和DMF的溶液中，超声处理0.5h，80℃搅拌回流2h。
进一步地，所述酰胺功能化GO、AIBN和聚合单体的质量比优选为1:0.2:15。
进一步地，所述氧化钙/偏酸铝钠的混合溶液的用量比优选为n(Ca2+):n(Cl-)＝4:1。
进一步地，所述聚合单体由丙烯酰胺自聚或与丙烯衍生物共聚；其中，丙烯衍生物选自丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸甲酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的一种或多种。
一种采用如上任一项所述的制备方法制得的用于石油化工废水深度处理的水处理剂。
GO具有多孔纳米结构，能够有效吸附水体中的污染物，但巨大的比表面积使其不能很好地分散在基体中，通过酸化、酰胺化处理后的GO可以有效增加其在水体中的分散性。随后通过原位聚合，可以形成以聚合物为连续相、石墨烯为分散相的分散均匀的复合材料，进一步增加其在水处理体系中的絮凝吸附能力。
弗氏盐沉淀法可用于去除水体中的氯离子，但采用这种方法对净化水体时的温度、处理时间和钙铝添加量都有这较高的要求，需要在一定的条件下才能达到较好的去除氯离子的效果。将水溶性纤维素分散于有机物改性GO中，有利于GO层状结构的剥离和均匀分散，从而能够很好地吸附氧化钙/偏酸铝钠，使钙离子、铝离子与氯离子形成不溶性的弗氏盐Ca4Al2Cl2(OH)12沉淀。改性氧化石墨烯与层状结构的弗氏盐、水溶性纤维素活性基团形成牢固的共价键、静电引力或氢键结合，实现无机物材料与有机物材料的结合，保证了多孔复合材料的力学性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对氧化石墨烯改性并复配钙离子、铝离子制得的水处理剂为多孔结构的复合材料，能够快速吸附沉降有机污染物；钙离子、铝离子与氯离子形成不溶性的弗氏盐Ca4Al2Cl2(OH)12沉淀，有效去除水体中氯离子含量；本发明制得的复合材料使用环境不受限制，处理后的水质能够达到回用水的标准。
发明人 （沈发治;左艳梅;李佳慧;谢伟;）
免费方案咨询电话：400-806-2366 ，如需技术支持请直拨：185-8245-5006
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