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吸附和降解有机废水复合纸基材料制备方法

所属分类: 造纸废水 | 发布日期:2020-01-14 10:01:31

摘要 本发明涉及一种具有吸附和降解有机废水功能的复合纸基材料的制备方法及应用,材料由30~50%的金属氧化物粉体,15~35%的吸附剂粉体,0~10%的无机纤维,10~30%的纸浆,5~15%的无机粘合剂和0.5~5...

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摘要

本发明涉及一种具有吸附和降解有机废水功能的复合纸基材料的制备方法及应用,材料由30~50%的金属氧化物粉体,15~35%的吸附剂粉体,0~10%的无机纤维,10~30%的纸浆,5~15%的无机粘合剂和0.5~5%的二元助留剂组成。制备时,对金属氧化物粉末,粉末吸附剂,无机纤维,无机粘结剂和纸浆配制为2〜30%的悬浮液的浓度,然后稀释至0.5%的溶液中加入2元助留剂之后,形成的湿片材纸板上;通过按以获得复合纸基材料干燥后。利用紫外光源在低浓度有机废水的液体表面放置复合纸基材料,可实现连续光催化降解。本发明的纸基材料解决了用沸石等载体制备复合催化材料时成本高、光催化剂与废水难以分离的问题,具有吸附和浓缩低浓度废水中有机物的功能。

权利要求书

1.具有吸附降解有机废水功能的复合纸基材料的制备方法及应用如下:

材料绝对干重百分比成分:金属氧化物粉体30~50%,吸附剂粉体15~35%,无机纤维0~10%,纸浆10~30%,无机粘合剂5~15%和由阳离子高聚物与阴离子型聚丙烯酰胺混合构成的二元助留剂0.5~5%;

材料制备:将金属氧化物粉体、吸附剂粉体、无机纤维、纸浆和无机粘合剂配制成重量百分浓度为2~30%的悬浮液,疏解5~30min后再加入二元助留剂,加水稀释至0.5%;在纸页抄取器上形成湿纸板,经压榨和150℃~300℃烘干后,即得到复合纸基材料。

2.根据权利要求1所述的具有有机物吸附和降解功能的复合纸基材料的制备方法和应用,其特征在于,所述金属氧化物粉末是二氧化钛、氧化锌或氧化铜粉中的一种,或它们的任何比例的混合物。

3.如权利要求1的方法,其中所述吸附剂是沸石粉末,硅藻土,活性炭或一个,或在它们的混合物具有根据制备及其用途的吸附和降解有机物的函数的复合纸基材料任何比例。

4.如权利要求1所述的具有吸附和降解有机物功能的复合纸基材料的制备和应用方法,其特征在于:所述无机纤维为陶瓷纤维或其任意比例的玻璃纤维混合物..

5.具有吸附和制备和使用1的有机物降解的函数的复合纸基材料,其特征在于,如权利要求化学纸浆,所述软木浆,硬化学纸浆或草浆,或以任何比例的混合物。

6.本发明涉及一种具有吸附和降解有机物功能的复合纸基材料的制备方法及其应用,其无机粘结剂的特征是粘土、水泥、磷酸铝、硅酸铝、氧化镁或其混合物。

7.制备方法和应用吸附和根据权利要求1的有机复合纸基材料的功能退化,其中所说的助留剂是具有介于20%至80%至20%的阳离子聚合物的绝对干重百分比由阴离子型聚丙烯酰胺的二进制:80。

8.一种具有吸附和降解有机物功能的复合纸基材料的制备方法及其按照权利要求7的应用,阳离子聚合物的特征在于该阳离子聚合物是聚二甲基二烯丙基氯化铵、阳离子淀粉或聚乙烯胺或其混合物之一。

9.一种液体吸附和有机功能,其中所述复合材料被制备纸基材料中的有机废水与天然或人造光源的低浓度的复合纸基材料劣化的制备方法和应用是紫外光源表面,可实现连续的吸附和光催化降解。

说明书

吸附和降解有机废水复合纸基材料制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有光催化功能的复合材料的制备方法,尤其涉及一种吸附降解低浓度有机废水的复合纸基材料。

背景技术

随着我国经济的快速发展,染料,皮革,造纸等行业发展迅速,生产过程中产生的有机废水问题日益严重..这些工业有机废水组成复杂、色度高、排放大、毒性高、生物降解性差。尤其是含苯环废水一直是工业废水处理中的难题。目前,国内外尚无经济有效的治疗方法。近年来,二氧化钛光催化技术已被越来越多的研究者应用到有机废水的处理中,因为它能完全氧化污染物而不会产生二次污染。实践证明,几乎所有的染料都可以用光催化法降解,对于那些不能生物降解的染料,也可以用光催化法进行转化,但是用于大规模工业应用的工程或产品仍然很少。这可归结为三个原因:(1)二氧化钛的宽带隙能导致太阳能利用率低,光催化效率低;(2)在废水悬浮体系中,光催化剂粉体容易团聚和失活,难以分离和回收。从文献检索的情况来看,国内外关于利用沸石,玻璃,陶瓷,导电玻璃等制备二氧化钛复合催化材料的报道较多,但这些方法的制备成本较高,TiO2的负载量较小..低浓度的速率有机废水缓慢的(3)的金属氧化物粉末的二氧化钛光催化降解主要是因为有机物的有机性废水中的二氧化钛粉末表面的一小浓度的低浓度的。

最近福建师范大学吴宗华等研制了一种新的造纸工艺(陈万春,陈娜洁,卢玉栋,吴宗华,造纸化学品,2006,18(2),45;陈万春,陈娜洁,卢玉栋,吴宗华,造纸科学与技术,2006,25(1),24;陈娜洁,陈少平,卢玉栋,陈万春,吴宗华,非金属矿,2006,29(5),6),这种工艺能制备无机物含量达90%以上、无机粉体达60%以上的高无机粉体含量的功能复合纸板。应用该技术,发明了具有吸附降解有机物功能的复合纸基材料(专利申请号:200810070938.5)的制备方法及应用。然而,本专利申请的复合纸基材料不具备耐水性,不能应用于有机废水的光催化降解。基于上述的技术背景,之后深入研究,发明了具有有机物质的吸附功能的制备方法和复合纸基材防水的应用,和降解。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合吸附剂纸基材料粉末,无机纤维,纸浆和具有光催化功能的应用程序的金属氧化物粉末的低浓度光催化降解的无机和有机废水的粘合剂。

为达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:

1、材料组成

金属氧化物粉体30~50%,吸附剂粉体15~35%,无机纤维0~10%,纸浆10~30%,无机粘合剂5~15%和由阳离子高聚物与阴离子型聚丙烯酰胺混合构成的二元助留剂0.5~5%。百分比是材料的绝对干重百分比。

2、材料制备

将金属氧化物粉体、无机纤维、吸附剂粉体、纸浆和无机粘合剂加水配成2~30%的悬浮液,用疏解机疏解5~30min后倒入烧杯;边搅拌边加入阳离子高聚物,搅拌3min后再加入阴离子型聚丙烯酰胺,加水将悬浮液稀释成0.5%,在纸页抄取器上抄湿纸板。湿纸板在150°C~300°C下压制干燥,即得到本发明的复合纸基材料。

3、材料应用

将复合纸基材料用自然光源或人工紫外光源置于低浓度有机废水的液体表面,可实现对低浓度有机废水的吸附和连续光催化降解。

本发明的金属氧化物粉末为二氧化钛,氧化锌或氧化铜粉末的混合物,或其任何比例..

根据本发明的吸附剂粉末是沸石,硅藻土,活性碳或木炭,或它们的混合物以任何比例。

根据本发明的无机纤维是陶瓷纤维或玻璃纤维,或以任意比例的混合物。

本发明的无机粘合剂是粘土、水泥、磷酸铝、硅酸铝或氧化镁或其任何比例的混合物。

所述纸浆为针叶木化学浆、硬木化学浆或草浆或其任意比例的混合浆。

本发明的二元助留剂由阴离子聚丙烯酰胺和阳离子聚合物组成,绝对干重百分比为20-80%:80-20%。其中阳离子聚合物是聚二甲基二甲基氯化铵、阳离子淀粉或聚乙烯胺或其任何比例的混合物。

本发明所述纸页切割机为图案切割机,圆网机或低速长网机中的一种..

使用本发明提供的复合纸基材料可以解决的金属氧化物粉末的二氧化钛的分离和回收困难的问题,以在废水处理应用中,也由沸石,玻璃,硅,玻璃解决,导电二氧化钛负载型的存在高成本,低负荷的问题的金属氧化物粉末。此外,它还可以吸附和浓缩有机物在低浓度有机废水中,大大提高二氧化钛粉体附近有机物的浓度,提高光催化降解速度,实现大规模光催化降解低浓度有机物的大规模商业应用废水。

具体实施方式

本发明的技术方案结合具体实施例进一步解释如下:

实施例1:

取3.4克的锐钛型二氧化钛、1.1克的沸石、0.5克的陶瓷纤维和0.3克的玻璃纤维、0.8克桉木化学浆和1.1克的黏土,加水配成5%的悬浮液,用疏解机疏解10min后倒入烧杯;边搅拌边加入0.1克的聚二甲基二烯丙基氯化铵,搅拌吸附3min后加入0.3克的阴离子型聚丙烯酰胺,加水将悬浮液稀释成0.5%,在纸样抄取器上抄湿纸板。湿纸板在300°C下压制干燥,即得到本发明的复合纸基材料。

实施例2:

取2.9克的锐钛型二氧化钛和0.7克的金红石型二氧化钛的混合粉体、1.3克的沸石和1.0克的活性炭的混合吸附剂、0.2克的玻璃纤维、1.0克的麦草浆和0.4克的马尾松化学浆的混合浆和1.4克的水泥,加水配成8%的悬浮液,用疏解机疏解15min后倒入烧杯;边搅拌边加入0.08克的聚二甲基二烯丙基氯化铵,搅拌吸附3min后加入0.22克的阴离子型聚丙烯酰胺,加水将悬浮液稀释成0.5%,在纸样抄取器上抄湿纸板。在150℃下的湿压纸板干燥后的温度,即,根据本发明得到复合纸基材料。

实施例3:

取2.2克的锐钛型二氧化钛和2.2克的氧化铜的混合粉体、2.0克的沸石和1.1克的竹炭的混合吸附剂、0.3克的陶瓷纤维、1.1克的桉木化学浆和1.0克的云杉化学浆的混合浆、0.5克磷酸铝和0.5克硅酸铝混合粉体,加水配成2%的悬浮液,用疏解机疏解20min后倒入烧杯;边搅拌边加入0.1克的聚二甲基二烯丙基氯化铵和0.25克的阳离子淀粉,搅拌3min后加入0.15克的阴离子型聚丙烯酰胺,加水将悬浮液稀释成0.5%,在纸样抄取器上抄湿纸板。将湿纸板压制,在200℃干燥,得到复合纸基材料。

实施例4:

取3.5克的氧化锌、2.2克的活性炭和2.0克硅藻土的混合粉体,3.0克的马尾松化学浆、0.4克氧化镁和0.3克的硅酸铝的混合粉体,加水配成30%的悬浮液,用疏解机疏解20min后倒入烧杯;边搅拌边加入0.05克的聚二甲基二烯丙基氯化铵,搅拌3min后加入0.15克的阴离子型聚丙烯酰胺,加水将悬浮液稀释成0.5%,在纸样抄取器上抄湿纸板。湿纸板在300°C下压制干燥,即得到本发明的复合纸基材料。

将复合纸基材料置于浓度为50mg / l 的苯酚溶液中,经紫外线照射5h 后,苯酚的降解率达到90% 。

实施例5:

将箱2制备的复合纸基材料置于浓度为100mg / l 的烷基酚聚氧乙烯醚溶液中,经紫外灯照射10h,烷基酚聚氧乙烯醚的降解率为95% 。

实施例6:

将45份的锐钛型二氧化钛和氧化锌混合粉体、15份活性炭和硅藻土的混合粉体、10份的陶瓷纤维、10份的芦苇化学浆和马尾松化学浆的混合浆、15份的水泥在配浆池加水配成1%的悬浮液,间隔20min先后加入1.5份聚二甲基二烯丙基氯化铵和2.5份的阴离子型聚丙烯酰胺。加水稀释至0.5%,泵入转筛机流浆箱,再将转筛机纸板成型、压干,得到复合纸基材料。在露天水池的液体表面放置复合纸基材料后,晴天5天后水池中10立方米有机磷农药废水的浓度从100mg/L下降到8mg/L。

实施例7:

将45份的锐钛型二氧化钛和金红石型二氧化钛的混合粉体、15份沸石和活性炭硅的混合粉体、10份的陶瓷纤维、10份的甘蔗渣化学浆和马尾松化学浆的混合浆、15份的水泥和黏土的混合粉体在配浆池加水配成1%的悬浮液,间隔20min先后加入1.5份聚二甲基二烯丙基氯化铵和2.5份的阴离子型聚丙烯酰胺。将悬浮液加水稀释至0.5% ,泵入低速长筛机流浆箱,用长筛机的纸板进行模压干燥,得到复合纸基材料。将复合纸基材料置于废水贮存池的宽为0.5m、长为15m的排水沟底面上,在紫外光强度为0.5mW/cm2下,流量为30m3/h的偶氮染料废水的浓度由50mg/L降为5mg/L。

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