本發(fā)明涉及環(huán)保，具體涉及一種用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)污水中常含有大量的有機(jī)物、重金屬離子、懸浮物及其他對生態(tài)環(huán)境有害的物質(zhì)，這些污水若未經(jīng)處理直接排放，會導(dǎo)致嚴(yán)重的水體污染，破壞生態(tài)系統(tǒng)，危害人類健康。因此，開發(fā)和應(yīng)用高效、經(jīng)濟(jì)的污水處理方法，對于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，提高水資源利用率至關(guān)重要。

2、復(fù)合材料在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用，源于其優(yōu)越的物理化學(xué)性質(zhì)和良好的適應(yīng)性。通過合理設(shè)計(jì)復(fù)合材料的成分和結(jié)構(gòu)，可以顯著提高污水處理的效率，比如通過吸附、催化、膜分離等多種方式去除水中的污染物。這種新型材料應(yīng)用于污水處理，不僅能提高除污能力，還能減少處理過程中的能耗及運(yùn)行成本，符合當(dāng)前節(jié)能減排的大趨勢。

3、在工業(yè)污水處理領(lǐng)域，復(fù)合材料的應(yīng)用越來越廣泛，尤其在重金屬離子去除、有機(jī)物降解和微生物降解等方面展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。近年來，研究者們針對不同類型的污水，開發(fā)出了多種復(fù)合材料，如聚合物-無機(jī)復(fù)合材料、活性炭復(fù)合材料和多孔材料等。這些復(fù)合材料由于其優(yōu)良的吸附性能和較大的比表面積，能夠有效地去除廢水中的污染物。

4、盡管復(fù)合材料在工業(yè)污水處理方面已取得了顯著進(jìn)展，但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨許多挑戰(zhàn)和問題。例如，復(fù)合材料的制備成本、規(guī)?；a(chǎn)難度，以及在處理過程中的穩(wěn)定性和再生性，處理污水的效率低等，均是亟待突破的技術(shù)瓶頸；綠色化與可持續(xù)發(fā)展將成為重要考量標(biāo)準(zhǔn)，在材料的制備過程中，避免使用對環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)，致力于開發(fā)環(huán)保型材料，減少對生態(tài)的負(fù)面影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，解決目前復(fù)合材料存在處理污水的效率低，用料和制備成本高的技術(shù)問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提出一種用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、將碳納米管加入到硫酸亞鐵和氯化鋅的混合溶液中，然后滴加鈦酸四丁酯溶液，加熱，在攪拌的條件下加入naoh溶液，并繼續(xù)攪拌一段時間，然后過濾、洗滌、干燥、焙燒得到鐵鋅鈦修飾的碳納米管；

5、s2、將所述鐵鋅鈦修飾的碳納米管置于過氧化氫溶液中浸泡一段時間，然后加入羧甲基殼聚糖、二環(huán)己基碳二亞胺和n-羥基琥珀酰亞胺，超聲處理，生成的產(chǎn)物洗滌、烘干得到修飾性碳納米管；

6、s3、將凹凸棒石分散在去離子水中，在水浴加熱下攪拌，得到凹凸棒石懸浮液，將所述修飾性碳納米管加入至所述凹凸棒石懸浮液中，水浴加熱下攪拌，得到混合懸浮液；

7、s4、將所述混合懸浮液進(jìn)行真空抽濾誘導(dǎo)自組裝成型處理，然后烘干處理后，得到凹凸棒石基復(fù)合材料，即用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料。

8、優(yōu)選的，在步驟s1中，所述硫酸亞鐵的摩爾濃度為15～18mmol/l，所述氯化鋅的摩爾濃度為12～15mmol/l；

9、所述碳納米管、硫酸亞鐵、氯化鋅和鈦酸四丁酯溶液的用量比為(1～3g)：(80～120ml)：(60～80ml)：(20～50ml)。

10、優(yōu)選的，在步驟s1中，所述加熱的溫度為70～80℃；

11、所述焙燒的溫度為600～800℃。

12、優(yōu)選的，在步驟s2中，所述過氧化氫溶液的質(zhì)量濃度為25～35％；

13、優(yōu)選的，在步驟s2中，所述鐵鋅鈦修飾的碳納米管、羧甲基殼聚糖、二環(huán)己基碳二亞胺和n-羥基琥珀酰亞胺的用量比為(2～4g)：(3～9g)：(0.05～0.5g)：(0.01～0.2g)。

14、優(yōu)選的，在步驟s3中，所述水浴加熱的溫度為55～65℃。

15、優(yōu)選的，在步驟s3中，所述凹凸棒石、修飾性碳納米管的用量比為(4～8g)：(1～2g)。

16、優(yōu)選的，在步驟s4中，所述真空度為0.04～0.07mpa；

17、所述烘干的溫度為40～50℃。

18、本發(fā)明還提出一種如上所述的制備方法所制備的復(fù)合材料。

19、本發(fā)明進(jìn)一步提出一種如上的復(fù)合材料的應(yīng)用，應(yīng)用于工業(yè)污水處理中。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

21、(1)本發(fā)明提供的用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料采用成本低廉、可再生的原料碳納米管、殼聚糖和凹凸棒石制備而成，且制備方法簡單，易操作，適用于大規(guī)模生成。

22、(2)本發(fā)明提供的復(fù)合材料的制備方法，通過先將碳納米管與金屬鹽溶液反應(yīng)得到鐵鋅鈦修飾的碳納米管，然后接枝到殼聚糖上，然后再與凹凸棒石混合、自組裝處理得到復(fù)合材料。碳納米管具有較高的比表面積，能夠有效吸附水中的污染物，而鐵鋅鈦的修飾進(jìn)一步增強(qiáng)了其吸附特性，尤其對重金屬離子，如鉛、鎘、汞等具有良好的去除能力，從而提高污水處理的效率，并且鐵鋅鈦的復(fù)合材料可作為催化劑，促進(jìn)水中有機(jī)污染物的降解反應(yīng)，特別是在氧化還原反應(yīng)中，加速污染物的分解，降低水中有害物質(zhì)的濃度；然后再通過羧甲基殼聚糖修飾，既增加了復(fù)合材料在污水中的分散性，同時由于引入了氨基、羧基和羥基，這些官能團(tuán)能夠與水中污染物如重金屬離子、有機(jī)物等形成氫鍵、靜電作用等相互作用，顯著提高污水中污染物的去除率，同時其高分子鏈提供的疏水性和表面活性可以促進(jìn)污水中顆粒物的聚集，從而提高污水的沉降性，減少絮凝所需的時間，有效改善污水中的懸浮物去除效果；最后通過氫鍵自組裝過程，能夠使不易回收的碳納米管依附于凹凸棒石，提升其可回收性，并且能夠在復(fù)雜的污水環(huán)境中保持其功能，確保長期有效的污染物處理能力。

技術(shù)特征：

1.一種用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，在步驟s1中，所述硫酸亞鐵的摩爾濃度為15～18mmol/l，所述氯化鋅的摩爾濃度為12～15mmol/l；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，在步驟s1中，所述加熱的溫度為70～80℃；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，在步驟s2中，所述過氧化氫溶液的質(zhì)量濃度為25～35％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，在步驟s2中，所述鐵鋅鈦修飾的碳納米管、羧甲基殼聚糖、二環(huán)己基碳二亞胺和n-羥基琥珀酰亞胺的用量比為(2～4g)：(3～9g)：(0.05～0.5g)：(0.01～0.2g)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，在步驟s3中，所述水浴加熱的溫度為55～65℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，在步驟s3中，所述凹凸棒石、修飾性碳納米管的用量比為(4～8g)：(1～2g)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，在步驟s4中，所述真空度為0.04～0.07mpa；

9.一種如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的制備方法所制備的復(fù)合材料。

10.一種如權(quán)利要求9所述的復(fù)合材料的應(yīng)用，其特征在于，應(yīng)用于工業(yè)污水處理中。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于工業(yè)污水處理的復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，制備方法包括以下步驟：S1、將碳納米管加入到硫酸亞鐵和氯化鋅中，滴加鈦酸四丁酯溶液，加熱，加入NaOH溶液，并繼續(xù)攪拌，然后過濾、洗滌、干燥、焙燒得到鐵鋅鈦修飾的碳納米管；S2、將鐵鋅鈦修飾的碳納米管置于過氧化氫溶液中，加入羧甲基殼聚糖、二環(huán)己基碳二亞胺和N?羥基琥珀酰亞胺，超聲處理，洗滌、烘干得到修飾性碳納米管；S3、將凹凸棒石分散在去離子水中，加熱下攪拌，得到凹凸棒石懸浮液，將修飾性碳納米管加入至凹凸棒石懸浮液中，得到混合懸浮液；S4、將混合懸浮液進(jìn)行真空抽濾誘導(dǎo)自組裝成型處理，烘干，得到復(fù)合材料。本發(fā)明提供的復(fù)合材料制備方法簡單，易操作。

技術(shù)研發(fā)人員：譚喬,張敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖北亮綠環(huán)保技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6