[发明专利]基于污泥载体的磁性聚多巴胺六价铬还原捕获剂及其制备方法

说明书

本发明属于环保技术领域，具体为一种基于污泥载体的磁性聚多巴胺六价铬高效还原捕获剂及其制备方法。本发明方法包括：将活性污泥进行分选，研磨得活性污泥干粉；将三氯化铁、乙酸钠、聚乙二醇以及活性污泥干粉与乙二醇溶液混合均匀，然后转移至聚四氟乙烯内衬反应釜中密闭加热；将反应后的悬浮液冷却，利用磁铁进行分离，清洗后冻干成粉末；将冻干的磁性污泥粉末与三羟甲基氨基甲烷以及盐酸多巴胺混于去离子水中并振荡；利用磁铁进行分离，清洗后进一步冻干成粉末。本发明工艺简单、过程可控；最终产物作为水体中六价铬的高效还原捕获剂，可用于固体废物资源化利用和重金属废水的净化处理，效果明显、性能稳定，可实现固废的资源化利用。

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及基于污泥载体的磁性聚多巴胺六价铬还原捕获剂及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的持续发展和工业化进程的不断加快，重金属废水排放行业逐年增多，重金属污染问题也变得日趋严峻。其中重金属铬，由于涉及的工业众多，产生的危害巨大，格外引起重视。六价铬和三价铬是自然界中存在的两种最稳定的价态，其中水体中的六价铬不仅具有高溶解性和移动性，还具有很大的毒性和致癌性，因此六价铬被单独列入优先控制的污染物名录，严格控制其在水体中的浓度。相比之下，三价铬的毒性和溶解性都比较低，甚至还是人体所必需的微量元素。因此，水中六价铬的还原和稳定是净化含铬废水的重要途径。

近年来，磁性纳米材料由于制备简单，成本低廉，比表面积大，且容易回收等特点正在引起人们的广泛关注，并用来处理各种含有重金属的工业废水。但是，由于未加任何处理的磁性颗粒通常是不稳定的，极易发生团聚，在复杂的环境下也容易氧化分解，进而降低了这种材料的磁分离属性并减少了表面的活性位点。而且，磁纳米颗粒由于本身的尺寸效应也会给人体健康和生态环境带来潜在的危害。为了克服和解决上述的问题，科学家们又提出了给磁纳米颗粒加装载体，其中研究较多的是碳基载体和硅基载体，例如石墨烯、碳纳米管以及介孔碳和介孔硅。但是，这些材料通常制备困难且价格高昂而无法大规模应用。相比起来，污水处理厂废弃的活性污泥是一种极其常见且来源丰富的待处理固废，将其制备成磁性颗粒的载体可以有效的解决上述问题，这种把环境固废的资源化利用和绿色吸附材料有机结合是一种新型的可持续发展思路。此外，为了进一步提高材料的反应活性并增加有效吸附位点，本发明又引入了多巴胺单体的在污泥载体的磁颗粒表面进行聚合化，形成了30-40nm厚的聚多巴胺涂层。

本发明利用环境固废活性污泥的载体转化和绿色大分子聚多巴胺形成的核壳结构，最终制备出了污泥载体磁性多巴胺，在污水中六价铬的还原和稳定方面表现出了极其优异的性能，加上其快速的分离特性，能够成为一种水体中六价铬的高效还原捕获剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色、稳定的基于污泥载体的磁性聚多巴胺六价铬高效还原捕获剂及其制备方法。

本发明提供的基于污泥载体的磁性聚多巴胺六价铬高效还原捕获剂的制备方法，具体步骤为：

A、对污泥进行分选，去除其中粗颗粒杂质，然后用去离子水清洗、静置，使污泥发生沉淀；

B、沉淀后的浓缩污泥进行冻干处理，然后进一步研磨、过筛，得到活性污泥的干粉；

C、将六水三氯化铁置于乙二醇液体中振荡，待固体完全溶解后，依次将乙酸钠、聚乙二醇以及活性污泥干粉加入到混合液中继续振荡，之后将悬浮液转移至聚四氟乙烯内衬反应釜中密闭加热；

D、反应后的悬浮液利用磁铁进行分离，再用乙醇和去离子水反复清洗，并进一步进行冻干处理，研磨成粉末，得到污泥载体磁性微球；

E、将冻干的污泥载体磁性微球粉末和三羟甲基氨基甲烷以及盐酸多巴胺混于去离子水中并振荡；

F、振荡后的悬混液利用磁铁进行分离，然后用乙醇和去离子水反复清洗，并进一步进行冻干处理，研磨成粉末，得到污泥载体磁性聚多巴胺粉末。