[发明专利]一种煤/聚乙烯亚胺交联复合螯合吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于废水污染处理过程中所用的螯合吸附剂的研究技术领域，特别涉及一种煤/聚乙烯亚胺交联复合螯合吸附剂的制备方法。

背景技术

重金属污染对环境与人体都有相当大的危害，其来源主要为电镀、有色金属矿采选及冶炼、化学化工等行业。目前对于重金属污染主要的处理方法有螯合沉淀法、离子交换法、吸附法、膜分离法等，而螯合沉淀法是处理重金属废水最有效、最常用的方法，其原理是利用高分子重金属螯合剂与水中的重金属离子发生螯合反应，生成不溶于水的絮状重金属络合物沉淀下来进而有效去除废水中的重金属离子。

工业常用的重金属螯合剂为水溶性液体，储运困难，螯合剂与重金属离子生成的絮体通常要投加絮凝剂进行沉淀分离，增加了工艺难度和运行费用，在一些不适于液体投加的领域，限制了其应用范围。国内外专家学者研究将螯合剂的螯合官能团通过化学接枝等手段固定在颗粒表面，开发既有螯合基团优异的螯合性能又有基体良好力学性能和化学稳定性的重金属离子螯合复合材料。J

目前大多数人选择的基体是采用高分子树脂、硅胶微粒、纳米金属氧化物等，其制造成本较高并且改性方法、条件的控制也较为复杂，因此，选择一种性价比高且自身特性优异的基体是当前研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供了以超微煤粉为基体，通过偶联剂改性接枝、化学交联制备兼具吸附性和螯合性的一种新的煤/聚乙烯亚胺交联复合螯合吸附剂的制备方法。

为了解决上述技术问题本发明所采用的技术方案由以下步骤组成：

（1）超微煤粉制备

将粒径为0.1～1mm的煤粉用浓度为0.1mol/L的盐酸脱灰处理，干燥，与γ-氨丙基三乙氧基硅烷完全混合，煤粉与γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1：0.01～0.05，用球磨机球磨5小时后得到粒径为0.1～5μm的煤粉；

（2）接枝反应

将粒径为0.1～5μm的煤粉加入到质量浓度为1.5%的聚乙烯亚胺水溶液中，聚乙烯亚胺的数均分子量为6500～10000，粒径为0.1～5μm的煤粉与聚乙烯亚胺的质量比为1：0.02～0.05，30～70℃水浴中搅拌反应2～5小时，得到接枝中间产物；

（3）交联反应

将1mol/L的氢氧化钠溶液与12mol/L的环氧氯丙烷加入到接枝中间产物中，接枝中间产物与氢氧化钠溶液、环氧氯丙烷的体积比为1：1：0.1～0.2，30～70℃搅拌反应2～6小时，抽滤、干燥，得到煤/聚乙烯亚胺交联复合螯合吸附剂。

上述步骤（2）是将粒径为0.1～5μm的煤粉加入到质量浓度为1.5%的聚乙烯亚胺水溶液中，粒径为0.1～5μm的煤粉与聚乙烯亚胺的质量比优选1：0.03，在40℃水浴中搅拌反应3小时，得到接枝中间产物。

上述步骤（3）是将1mol/L的氢氧化钠溶液与12mol/L的环氧氯丙烷加入到接枝中间产物中，接枝中间产物与氢氧化钠溶液、环氧氯丙烷的体积比优选1：1：0.15，40℃搅拌反应4小时，抽滤，干燥，得到煤/聚乙烯亚胺交联复合螯合吸附剂。

上述煤粉为褐煤煤粉、烟煤煤粉或无烟煤煤粉。

本发明所提供的是一种煤/聚乙烯亚胺交联复合螯合吸附剂的制备方法，其是先以γ-氨丙基三乙氧基硅烷为偶联剂将煤粉偶联聚合后通过高能球磨制得超微煤粉，之后运用化学接枝将聚乙烯亚胺（PEI）接枝到煤粉表面，最后以环氧氯丙烷为交联剂交联成型，制备成煤/聚乙烯亚胺交联复合螯合吸附剂，为螯合吸附剂的制备提供了一种全新的方法，其以超微煤粉为基体，不仅拓展了新的煤炭利用途径，而且价格低廉，自身吸附特性也十分优异，性价比很高，将聚乙烯亚胺接枝到煤粉表面并交联成型，既弥补了煤粉本身强度差的不足，又加入了聚乙烯亚胺的螯合特性，使得成品机械强度增加的同时对重金属离子兼具吸附性和螯合性，强化了对重金属的处理效果，此外本发明还具有运行成本较低，生产工艺简单、生产条件可控且无二次污染的优点。

附图说明

图1为不同接枝温度对接枝效果的影响曲线。

图2为不同接枝时间对接枝效果的影响曲线。

图3为煤粉与聚乙烯亚胺不同的质量比对接枝效果的影响曲线。

图4为不同交联时间对交联效果的影响曲线。

图5为不同交联温度对交联效果的影响曲线。

图6为煤/聚乙烯亚胺交联复合螯合吸附剂与改性前煤粉对Ni²⁺去除效果对比曲线。

具体实施方式

现结合实验对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述实施的情形。

实施例1