海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法
【專利摘要】一種海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，涉及海水凈化處理【技術(shù)領(lǐng)域】。其中，復(fù)合濾料采用石英砂為載體，經(jīng)酸蝕后，以鐵、鋁、錳、鎂的金屬鹽溶液中的一種或幾種混合為改性劑對石英砂進(jìn)行改性，再經(jīng)殼聚糖改性處理，制備出海水凈化用多功能復(fù)合改性濾料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，制備的專門用于海水過濾的復(fù)合濾料，能有效提高濾料對污染物的吸附能力和攔截過濾效果，具有成本低、操作運(yùn)行簡便等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。
【專利說明】海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海水凈化處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及利用鐵、鋁、錳、鎂的金屬鹽溶液及殼聚糖制備海水多功能復(fù)合濾料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，海水利用所用水源主要是近海岸海水，近岸海水中含有懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)，而且還有大量的有機(jī)物、微生物、細(xì)菌、藻類等污染物質(zhì)，容易受到污染。因此，開展海水利用工程的首要步驟是海水凈化。
[0003]在海水凈化工藝中，過濾是其中的重要環(huán)節(jié)，是保證出水水質(zhì)的關(guān)鍵工序。近年來，隨著近岸海水污染的加劇，過濾過程中使用的石英砂、無煙煤等傳統(tǒng)濾料，大多只有明顯的除濁效果，由于其表面帶負(fù)電、比表面積小、表面吸附容量低，對海水中的污染物，如氮、磷、有機(jī)物的去除顯得力不從心，已無法滿足海水利用對水質(zhì)的要求，傳統(tǒng)濾料面臨嚴(yán)峻的考驗。針對這一問題，研究學(xué)者開始將過濾理論逐漸過渡到微觀物理化學(xué)的作用機(jī)理上，改性濾料就是基于遷移和吸附機(jī)理而不斷發(fā)展起來的一種技術(shù)，它使過濾技術(shù)的研究領(lǐng)域從水中雜質(zhì)顆粒表面特性轉(zhuǎn)移到濾料顆粒本身的表面特性上。改性濾料即通過將無數(shù)的改性劑微型顆粒粘附在濾料表面，可增大其比表面積，使表面電性由負(fù)轉(zhuǎn)變?yōu)檎?，提高對帶?fù)電污染物的物理、化學(xué)吸附能力和攔截過濾效果。改性濾料與傳統(tǒng)濾料的過濾方式相t匕，在保留傳統(tǒng)濾料截留過濾功能的同時，又增加了其對污染物的吸附能力，提高了凈化工藝的效率。
[0004]目前，改性濾料在污水處理、給水處理和降水徑流水質(zhì)控制等領(lǐng)域取得進(jìn)展，在制備機(jī)理、吸附機(jī)理等方面取得了一系列的成果，有益于其推廣應(yīng)用。但截止目前，改性劑主要是鐵系、鋁系、鎂系、錳系的氧化物或水合氧化物，以及稀土類金屬化合物，且均處于實驗室研究階段，對于在實際應(yīng)用中存在的問題仍沒有很好的解決。例如，濾料在過濾過程中是長時間浸泡在水體中的，對污染物的吸附容量仍有待提高。目前，尚沒有殼聚糖用于改性濾料的報道，也沒有專門用于海水環(huán)境的改性濾料?，F(xiàn)有的濾料存在成本高，攔截過濾效果差，無法滿足實際生產(chǎn)需要等技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的問題在于，克服襲用技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法。
[0006]本案目的是提供一種海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法。
[0007]本發(fā)明針對目前尚沒有專門用于海水凈化的多功能濾料，而提供一種制備復(fù)合改性濾料的方法，將鐵、鋁、錳、鎂的金屬鹽負(fù)載于石英砂表面，使其對海水中多種污染物有一定的吸附作用，在此基礎(chǔ)上，再將殼聚糖負(fù)載于其表面，通過其分子中的官能基團(tuán)實現(xiàn)改性濾料對海水中有機(jī)物的吸附作用，能增強(qiáng)改性濾料的去除效果。
[0008]殼聚糖分子中含有氨基、羥基等官能基團(tuán)，通過靜電作用和表面絡(luò)合作用，對海水中有機(jī)物具有較好的吸附作用。
[0009]本案海水凈化用多功能復(fù)合濾料的主要成分為石英砂、金屬化合物(鐵、鋁、錳、鎂)、殼聚糖，其質(zhì)量比為:石英砂:金屬化合物(鐵、鋁、錳、鎂):殼聚糖=Ikg: 50-200g: 25-40g。其制備步驟為:將200g粒徑為0.6-1.0mm的石英砂，放入100-200mL濃度為lmol / L的HCl中，磁力攪拌狀態(tài)下，浸泡48h，洗凈、烘干后，制成濾料載體。將硝酸鐵、氯化鋁、氯化錳、硝酸鎂四種鹽溶液中的一種或幾種混合，配制成250mL濃度為lmol / L的鹽溶液，加入20-40mL濃度為2.5mol / L的NaOH溶液，攪拌使之成為堿性懸濁液，往其加入制成的濾料載體，于60°C攪拌浸泡12h，烘干、煅燒，制成改性砂。稱取IOg殼聚糖加入200-300mL醋酸溶液，攪拌至呈膠體溶液，往其加入制成的改性砂,攪拌狀態(tài)下，加入IOOmL濃度為5mol / L的NaOH溶液，待混合液呈膠體狀，經(jīng)抽濾、干燥后，稍微研磨使膠體團(tuán)分散開來，獲得海水凈化用多功能復(fù)合改性濾料成品。
[0010]本發(fā)明所述海水多功能濾料的制備方法包括載體處理、改性劑的制備、改性處理。以經(jīng)篩分、酸蝕的石英砂為載體，將鐵、鋁、錳、鎂的金屬鹽負(fù)載于石英砂表面，再將殼聚糖負(fù)載于其表面，獲得海水凈化用多功能復(fù)合改性濾料。
[0011]1.載體的處理
[0012]將石英砂經(jīng)篩分、酸蝕獲得濾料載體。用振篩儀篩選出200g粒徑范圍為0.6-1.0mm的石英砂，用去離子水清洗干凈，置于烘箱中烘干，烘箱溫度105 °C ;放入100-200mL濃度為lmol / L的HCl中浸泡48h，通過酸蝕以增加濾料的吸附表面積，浸泡過程采用磁力攪拌器攪拌，轉(zhuǎn)速30-100rpm ;浸泡完成后重復(fù)上述洗凈、烘干過程，冷卻至常溫放入封閉容器，待用。
[0013]2.改性劑的制備
[0014]稱取硝酸鐵、氯化鋁、氯化錳、硝酸鎂，將其中的一種或幾種混合，配制成250mL濃度為lmol / L的溶液，緩慢加入20-40mL2.5mol / L的NaOH溶液，不斷攪拌使之成為懸濁液，制成金屬鹽溶液改性劑；
[0015]稱取IOg殼聚糖，加入200-300mL醋酸溶液，緩慢攪拌至溶解，使其呈膠體溶液，制成殼聚糖改性劑。
[0016]3.改性處理
[0017]在配制的金屬鹽溶液改性劑中加入濾料載體，于60°C攪拌浸泡12h，置于烘箱中于105°C烘干，然后用蒸餾水洗凈后再烘干。將其再加入殼聚糖改性劑中，混勻，在攪拌狀態(tài)下緩慢加入IOOmL濃度為5mol / L的NaOH溶液；將其置于烘箱中，在溫度105°C條件下烘干。烘24-48h后，獲得海水凈化用多功能復(fù)合濾料。
[0018]本發(fā)明解決海水凈化濾料現(xiàn)有技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0019]一種海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其特征在于，復(fù)合濾料采用石英砂為載體，經(jīng)酸蝕后，以鐵、鋁、錳、鎂的金屬鹽溶液中的一種或幾種混合為改性劑對石英砂進(jìn)行改性，再經(jīng)殼聚糖改性處理，制備出海水凈化用多功能復(fù)合改性濾料。
[0020]本案解決海水凈化濾料技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實現(xiàn):
[0021]前述的海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其中，石英砂載體制備步驟為，選出粒徑范圍為0.6-1.0mm的石英砂，用去離子水清洗，置于烘箱中烘干；用濃度為0.5-2mol / L的HCl中浸泡30-60h，浸泡過程采用磁力攪拌器攪拌；浸泡完成后重復(fù)上述洗凈、烘干過程，冷卻至常溫，制成濾料石英砂載體。
[0022]前述的海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其中，石英砂載體制備步驟為經(jīng)振篩儀篩選出粒徑范圍為0.6-1.0mm的石英砂；烘箱中烘干溫度為80_120°C ;200g石英砂放入100-200mL 濃度為 0.5_2mol / L 的 HCl 中浸泡。
[0023]前述的海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其中，鐵、鋁、錳、鎂的金屬鹽溶液改性劑的配制步驟為，稱取硝酸鐵、氯化鋁、氯化錳、硝酸鎂中的一種或幾種混合，配制成
0.8-1.2mol / L的溶液，取250mL，加入20-40mL2-3mol / L的NaOH溶液，經(jīng)攪拌下成為懸濁液，制成金屬鹽溶液改性劑。
[0024]前述的海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其中，殼聚糖改性劑的配制步驟為，稱取IOg殼聚糖，加入200-300mL醋酸溶液，緩慢攪拌至溶解，使其呈膠體溶液，配制成殼聚糖改性劑。
[0025]前述的海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其中，復(fù)合濾料的改性步驟為，在配制的金屬鹽溶液改性劑中加入濾料石英砂載體，于50-70°C攪拌浸泡10-15h，置于烘箱中烘干，烘箱溫度80-120°C，再置于馬弗爐中焙燒，焙燒溫度500-600°C，焙燒時間2_6h ;用蒸餾水洗凈后再放置烘箱中烘干；經(jīng)金屬鹽溶液改性的濾料再加入殼聚糖改性液中，混勻，在攪拌狀態(tài)下加入NaOH溶液，經(jīng)攪拌使其呈膠狀，置于烘箱中烘干，經(jīng)洗滌、干燥后即為海水凈化用復(fù)合改性濾料。
[0026]前述的海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其中，在攪拌狀態(tài)下加入的NaOH溶液為，200g石英砂載體加入90-1 IOmL濃度為4_6mol / L的NaOH溶液。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明在優(yōu)異的結(jié)構(gòu)配置下，至少有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0028]本案采用海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，利用鐵、鋁、錳、鎂的金屬鹽溶液及殼聚糖制備的復(fù)合濾料用于海水凈化，在保留傳統(tǒng)濾料截留過濾功能的同時，又增加了其對海水中污染物的吸附能力，提高了海水過濾工藝的效率，具有操作簡便、過濾效果好、成本低等特點(diǎn)。
[0029]本發(fā)明所述的海水凈化用多功能復(fù)合濾料處理海水，較石英砂相比，對海水中磷酸鹽的去除率可提高50%以上；對海水中TOC的去除率可提高15%以上；對海水中氨氮的去除率可提聞10%以上；對海水中池度的去除率可提聞10%以上。
[0030]本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有顯著的貢獻(xiàn)和進(jìn)步，確實是具有新穎性、創(chuàng)造性、實用型的好技術(shù)。
[0031]本發(fā)明的【具體實施方式】由以下實施例詳細(xì)給出。
【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提供的【具體實施方式】、步驟、特征
[0033]及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0034]實施例1
[0035]一種海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其特征在于，復(fù)合濾料采用石英砂為載體，經(jīng)酸蝕后，以鐵、鋁、錳、鎂的金屬鹽溶液中的一種或幾種混合為改性劑對石英砂進(jìn)行改性，再經(jīng)殼聚糖改性處理，制備出海水凈化用多功能復(fù)合改性濾料。具體制備過程如下:[0036]1.載體的制備
[0037]取石英砂，放入振篩儀中，經(jīng)篩分獲得粒徑在0.6-1.0mm的砂，用去離子水清洗干凈。將其置于烘箱中，在溫度105°C條件下烘干。配制lmol / L的HCl溶液于燒杯中，再加入經(jīng)篩分洗滌的石英砂，并使用磁力攪拌器攪拌，在攪拌條件下使石英砂在鹽酸中浸泡。浸泡48h后，將含有石英砂的燒杯放入烘箱中，在溫度105°C條件下烘干。烘24-48h后，置于馬弗爐中，在溫度500-600°C條件下焙燒。焙燒4-8h后，用去離子水清洗干凈。再將其置于烘箱中，在溫度105°C條件下烘干。冷卻至常溫放入封閉容器，待用。
[0038]2.改性劑的制備
[0039]稱取硝酸鐵、氯化鋁、氯化錳、硝酸鎂，將其中的一種或幾種混合，配制成lmol / L的溶液，各取250mL于燒杯中，在玻璃棒的攪拌下，緩慢加入20-40mL2.5mol / L的NaOH溶液，不斷攪拌使之成為懸濁液；
[0040]稱取IOg殼聚糖，加入200-300mL醋酸溶液，緩慢攪拌至溶解，使其呈膠體溶液。
[0041]3.改性處理
[0042]在配制的懸濁液中加入400g復(fù)合載體，于60°C攪拌浸泡12h，置于烘箱中于105°C烘干，然后用蒸餾水洗凈后再烘干。將其加入殼聚糖改性液中，混勻，在攪拌狀態(tài)下緩慢加Λ 100mL5mol / L NaOH溶液，待混合液由糊狀凝聚成膠體狀，將膠體團(tuán)抽濾、洗滌、干燥后，將膠體團(tuán)稍微研磨使石英砂分散開來，再經(jīng)洗滌、干燥后，獲得復(fù)合濾料。
[0043]4.復(fù)合濾料吸附性能測試
[0044]采集天津塘沽近岸海水，對制成的復(fù)合濾料進(jìn)行吸附性能測試。
[0045]在不同的錐形瓶中各加入200mL待處理海水，再分別放入未改性的石英砂及制備的海水凈化用多功能復(fù)合濾料各40g，錐形瓶用封口膜封口。置于恒溫振蕩器中，在溫度26°C、轉(zhuǎn)速120r / min條件下振蕩72h。取上清液，進(jìn)行磷酸鹽、TOC、氨氮、濁度等水質(zhì)分析。
[0046]測定未改性的石英砂與制備的多功能復(fù)合濾料對海水中磷酸鹽、T0C、氨氮、濁度的去除率。試驗結(jié)果表明:與石英砂相比，復(fù)合濾料對磷酸鹽、T0C、氨氮、濁度的平均去除率分別提高了 59.22%Λ?.09%U1.85%,14.8% 0
【權(quán)利要求】
1.一種海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其特征在于，復(fù)合濾料采用石英砂為載體，經(jīng)酸蝕后，以鐵、鋁、錳、鎂的金屬鹽溶液中的一種或幾種混合為改性劑對石英砂進(jìn)行改性，再經(jīng)殼聚糖改性處理，制備出海水凈化用多功能復(fù)合改性濾料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其特征在于，石英砂載體制備步驟為，選出粒徑范圍為0.6-1.0mm的石英砂，用去離子水清洗，置于烘箱中烘干；用濃度為0.5-2mol / L的HCl中浸泡30_60h，浸泡過程采用磁力攪拌器攪拌；浸泡完成后重復(fù)上述洗凈、烘干過程，冷卻至常溫，制成濾料石英砂載體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其特征在于，石英砂載體制備步驟為經(jīng)振篩儀篩選出粒徑范圍為0.6-1.0mm的石英砂；烘箱中烘干溫度為80-120°C ；200g石英砂放入100-200mL濃度為0.5_2mol / L的HCl中浸泡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其特征在于，鐵、鋁、錳、鎂的金屬鹽溶液改性劑的配制步驟為，稱取硝酸鐵、氯化鋁、氯化錳、硝酸鎂中的一種或幾種混合，配制成0.8-1.2mol / L的溶液，取250mL,加入20-40mL2_3mol / L的NaOH溶液，經(jīng)攪拌成為懸濁液，制成金屬鹽溶液改性劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其特征在于，殼聚糖改性劑的配制步驟為，稱取IOg殼聚糖，加入200-300mL醋酸溶液，緩慢攪拌至溶解，使其呈膠體溶液，配制成殼聚糖改性劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其特征在于，復(fù)合濾料的改性步驟為，在配制的金屬鹽溶液改性劑中加入濾料石英砂載體，于50-70°C攪拌浸泡10-15h，置于烘箱中烘干，烘箱溫度80-120°C，再置于馬弗爐中焙燒，焙燒溫度500-600°C，焙燒時間2-6h ;用蒸餾水洗凈后再放置烘箱中烘干；經(jīng)金屬鹽溶液改性的濾料再加入殼聚糖改性液中，混勻，在攪拌狀態(tài)下加入NaOH溶液，經(jīng)攪拌使其呈膠狀，置于烘箱中烘干，經(jīng)洗滌、干燥后即為海水凈化用復(fù)合改性濾料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海水凈化用復(fù)合濾料的制備方法，其特征在于，在攪拌狀態(tài)下加入的NaOH溶液為，200g石英砂載體加入90_110mL濃度為4_6mol / L的NaOH溶液。
【文檔編號】C02F103/08GK103691199SQ201310751497
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】張雨山, 王靜, 王樹勛, 趙瑾, 苗英霞, 王文華 申請人:國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所