申請日2015.06.12
公開(公告)日2015.10.07
IPC分類號B01J20/26; B01J20/28; C02F103/30; C02F1/28; B01J20/30
摘要
本發(fā)明涉及環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于染料廢水處理的膨脹石墨復(fù)合材料及其制備方法。其制備方法包括處理劑配制，浸漬，冷凍干燥和固化步驟，其中冷凍干燥條件為-15℃以下，壓力為1000Pa以下，固化溫度為50℃~80℃。所制備的膨脹石墨球具有輕質(zhì)性與高強度，對于染料廢水具有良好的處理效果，超過了活性炭。本發(fā)明提供的一種可以用于染料廢水處理的膨脹石墨球的制備方法，步驟簡單，所制備的材料效果較好。
權(quán)利要求書
1.一種可以用于染料廢水處理的膨脹石墨球的制備方法，特征在于，所述制備方法包括處理劑配制，浸漬，冷凍干燥和固化步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理劑配制過程，其特征在于，使用聚乙烯醇(PVA)與聚胺類交聯(lián)劑配置成PVA含量為0.5%～2.0%的處理劑溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸漬過程，其特征在于，使用處理劑對膨脹石墨進行浸漬，得到處理劑與膨脹石墨質(zhì)量比為50：1～200:1的浸漬料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍干燥過程，其特征在于，將裝有浸漬料的模具使用紗布封口，在冷凍干燥機中溫度低于-15℃，壓力低于1000Pa的條件下冷凍干燥4～5小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固化，其特征在于，將以上干燥料在烘箱中50℃～80℃進行固化1h～2h。
說明書
一種可以用于染料廢水處理的膨脹石墨球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于染料廢水處理的膨脹石墨復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)
染料生產(chǎn)企業(yè)以及棉、麻、化學(xué)纖維及其混紡產(chǎn)品的加工企業(yè)會排放大量含染料的廢水。調(diào)查表明我國各工業(yè)行業(yè)中，紡織印染業(yè)廢水年排放量已超過14億噸(位于全國工業(yè)廢水排放量的前5位)，而其中含染料的廢水超過11億噸(占紡織印染業(yè)廢水的80%)，每天排放量約為300～400萬噸。染料廢水具有色度大、酸堿性強、組分不定、生物毒性高等特點，是難處理的工業(yè)廢水之一。用于印染廢水處理的方法主要有物化法、生化法、化學(xué)法和生物法等處理方法，而物化法中的吸附法具有便捷有效的特點，具有較大的研究和應(yīng)用潛力。
以往廣泛使用的活性炭是一種良好的脫色材料，但由于其成本高、回收難等缺點，其發(fā)展受到了限制。膨脹石墨作為一種新型多孔材料，它因其內(nèi)部以大孔為主，多用于吸附廢水中大分子有機物，效果優(yōu)于以小孔為主的活性炭等其他吸附材料，因此常常將膨脹石墨用于油類或有機非極性廢水的處理，但由于膨脹石墨強度小，在吸附過程中容易破碎等特點，導(dǎo)致膨脹石墨吸附后損失很大，回收率也很低。
在申請人的在先技術(shù)中，為了解決以上膨脹石墨應(yīng)用存在的問題，要進行壓縮，浸漬，固化，炭化，活化等一系列操作制備膨脹石墨復(fù)合材料，該方法不僅步驟繁瑣，而且由于部分膨脹石墨在高溫下炭化，其吸附效果減弱很多。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種新的應(yīng)用于染料廢水處理的膨脹石墨球的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，其特征在于：所述制備方法包括處理劑配制，浸漬，冷凍干燥和固化步驟：
本方法制備膨脹石墨球復(fù)合材料的包含以下步驟。
處理劑配制：取平均聚合度為1000～10000的聚乙烯醇(PVA)顆粒，在20℃～30℃下加入超純水并不斷攪拌，使其充分分散，在熱水浴中加熱到70℃～90℃加速其溶解，顆粒消失后靜置1h～2h無顆粒團聚產(chǎn)生，表示PVA全部溶解; 加入聚丙烯酰胺、聚醚胺、聚氧乙烯二胺等聚胺中至少一種，充分溶解;配置成PVA含量為0.5%～2.0%的處理劑溶液。
浸漬：取一定量的膨脹石墨放置在模具中，使得膨脹石墨充滿模具的50%～70%左右，緩慢滴入處理劑，即得處理劑與膨脹石墨質(zhì)量比為50：1～200:1的浸漬料。
冷凍干燥：揭開模具的蓋子，使模具內(nèi)部空間與大氣相通，將模具上部使用雙層紗布封住，并用皮筋繃緊;將模具放到冷凍干燥機中進行冷凍干燥3h～4h，得干燥料。
固化：將干燥料從模具中取出，置于表面皿放到烘箱中，調(diào)節(jié)溫度為50℃～80℃加熱，進行固化，1h～2h后膨脹石墨球至恒重，強度加強，即得最終產(chǎn)物。
優(yōu)選的，所述的膨脹石墨的膨脹體積為300～400mL/g，比表面積為200～300m3/g，純度為98%以上，優(yōu)選的，為99%以上。
優(yōu)選的，所述的聚胺其聚合度為200～600，優(yōu)選的，為300～500;純度在99%以上，加入量為0.1%～0.5%。
優(yōu)選的，所述的浸漬過程具體步驟如下。
加入處理劑后，將模具放在振蕩培養(yǎng)箱中振蕩，取出后靜置1h～2h，使得處理劑充分浸潤膨脹石墨，且膨脹石墨顆粒之間空隙均勻。
優(yōu)選的，所述的冷凍干燥過程具體步驟如下。
本專利使用的冷凍干燥機為壓蓋型。
先將模具放置在冷肼中，蓋上蓋子，打開壓縮機開始降溫，觀察樣品溫度降至所需溫度之后迅速取出模具，放在樣品盤上，蓋上真空罩，使真空罩下部與墊圈充分接觸，打開真空泵開始降壓，壓力迅速下降至所需壓力以下。
優(yōu)選的，所述的冷凍干燥可在干燥1h～1.5h后，迅速取出模具，稍微擠壓模具中半干的膨脹石墨塊，至體積為模具體積的80%～90%，后迅速放置在樣品架上，繼續(xù)降壓干燥。
優(yōu)選的，所述的冷凍干燥過程冷凍溫度為-15℃以下，優(yōu)選的，為-30℃以下，優(yōu)選的，為-45℃以下。
優(yōu)選的，所述的冷凍干燥過程干燥壓力為1000pa以下，優(yōu)選的，為100pa 以下，優(yōu)選的，為10pa以下。
優(yōu)選的，所述烘干后膨脹石墨球強度為在500g壓力下，變形程度小于90%。
相比于以往制備膨脹石墨復(fù)合材料的技術(shù)，本技術(shù)有以下優(yōu)點：
本技術(shù)制備流程簡單，以往方法要進行壓縮，浸漬，固化，炭化，活化等一系列步驟，而本技術(shù)只要浸漬，冷凍干燥，固化三個步驟，有效地避免了制備過程的復(fù)雜性，使用本技術(shù)進行膨脹石墨球的生產(chǎn)要更加高效;本技術(shù)過程不涉及高溫炭化過程，所制備的膨脹石墨球其膨脹石墨原有結(jié)構(gòu)保存較好，對于染料廢水的吸附較好。
