一种具有优异亲油疏水性的石英砂滤料及其制备方法技术

一种具有优异亲油疏水性的石英砂滤料及其制备方法，所述石英砂滤料是将石英砂通过表面改性液进行表面改性，然后再通过自组装液进行分子膜的自组装，最后通过铁铜改性液进行复合改性，得到所述石英砂滤料；所述表面改性液，按质量份数计，主要由以下组分构成：无水乙醇390

【技术实现步骤摘要】
一种具有优异亲油疏水性的石英砂滤料及其制备方法


[0001]本专利技术属于石英砂
，具体涉及一种具有优异亲油疏水性的石英砂滤料及其制备方法。

技术介绍

[0002]石英砂滤料作为自然界中广泛存在的一类无机颗粒，其表面硬度高、机械稳定性强、截污性能好，价格低廉且购置方便，是一种常用的处理污水的天然过滤材料。随着我国工业技术的不断发展，在日常生活及工业生产中随着油类物质及有机溶剂的使用目渐频繁，废油的产生规模与日剧增，但受限于工业生产技术的发展滞后，生产排放过程管理水平的不足等原因使得大量油类物质及有机溶剂进入水体，形成含油废水。含油废水会污染各类水资源，造成大气环境的破坏，污染.土地土壤进而对农作物生产产生不利影响，造成的诸多环境问题最终反作用于人类的经济生产、日常生活。目前，因经济条件及技术因素等限制，含油废水难以彻底实现达标排放。
[0003]目前，石英砂滤料因表面富含羟基而造成其具有一定的亲水性，因表面积较小而对水体中的各类油分吸附能力较弱，因此天然石英砂滤料在处理含油废水方面具有一定的不足与欠缺，为了满足石英砂滤料处理含油废水的需要，可对石英砂滤料进行表面改性，提高石英砂滤料表面的粗糙度，降低其表面自由能，改变其表面润湿性，获得过滤过程中所需要的超疏水超亲油石英砂滤料。因此，需要研发出一种具有优异亲油疏水性的石英砂滤料及其制备工艺，以来解决上述技术问题。
[0004]中国专利申请号为CN201510712913.0公开了一种新型金属氧化物铁铜复合改性石英砂滤料及其制备方法和应用，是通过以三氯化铁和硫酸铜为改性剂，同时采用微波技术对石英砂进行改性，石英砂滤料的亲油疏水性需要进一步的提高。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了克服以上不足，本专利技术的目的是提供一种具有优异亲油疏水性的石英砂滤料及其制备方法，配方设置合理，制得了表面粗糙度高、具有超疏水表面、优异亲油性、除油效率高、对水中微污染物具有去除能力的石英砂滤料，制备工艺简单，易于大规模生产，应用前景广泛。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种具有优异亲油疏水性的石英砂滤料，所述石英砂滤料是将石英砂通过表面改性液进行表面改性，然后再通过自组装液进行分子膜的自组装，最后通过铁铜改性液进行复合改性，得到所述石英砂滤料；所述表面改性液，按质量份数计，主要由以下组分构成：无水乙醇390
‑
400份、三(羟甲基)氨基甲烷25
‑
28份、纳米氧化锌1.5
‑
1.6份、盐酸多巴胺0.002
‑
0.003份；所述自组装液，按质量份数计，主要由以下组分构成：偶联剂5
‑
20份、溶剂80
‑
100份；所述偶联剂为十八烷基三氯硅烷与十三烷酸、钛酸酯偶联剂DN101、硅烷偶联剂KH550、铝酸酯偶联剂DL411中的一种；所述铁铜改性液，按质量份数计，主要由以下组分构
成：FeCl3
·
6H2O溶液60～80份、CuSO4
‑
5H2O溶液25
‑
35份。
[0008]本专利技术所述的具有优异亲油疏水性的石英砂滤料，配方设置合理，对石英砂依次进行了表面改性、分子膜的自组装、复合改性的处理，制得了表面粗糙度高、具有超疏水表面、优异亲油性、除油效率高、对水中微污染物具有去除能力的石英砂滤料，应用前景广泛。
[0009]其中，本专利技术是通过表面改性液进行表面改性，通过盐酸多巴胺的强黏附能力，在石英砂表面自聚合生成一层聚多巴胺层，聚多巴胺因共价键和非共价键的协同作用可以将纳米氧化锌颗粒牢固黏附在聚多巴胺层的表面，因为纳米氧化锌在石英砂表面产生黏附、团聚现象，使得石英砂表面形成微纳米结构，纳米氧化锌颗粒形成的微纳米结构与聚多巴胺层的粗糙结构的协同作用，大大提高了石英砂表面的粗糙度。
[0010]在此基础上，采用偶联剂、溶剂组成的低表面能物质继续对石英砂表面进行修饰，因为石英砂滤料表面具有大量以Si
‑
OH形式存在的羟基，为缩合反应提供了条件，最后能形成以Si
‑
O
‑
Si的形式在石英砂表面形成一层具有二维有序单分子膜，降低了石英砂表面的自由能增大了界面张力，对与石英砂表面接触的水造成很强的反向毛细管力，在反向毛细管力的作用下而产生超疏水的性能，并且该分子膜中分子呈有序紧密排布，空气进入分子膜粗糙结构的孔隙中，同时因表面的自由能降低，因此使得与石英砂表面水与固相的实际接触面积小于表观面积，也增强了石英砂的疏水能力，提高了亲油性，从而提高除油效率。
[0011]在此基础上，通过铁铜改性液，进一步在石英砂表面附着的Fe2O3、CuO，增加了石英砂表面的正电性，使得石英砂对水中负价态的有机污染物有良好的吸附效果，特别是对腐殖酸和磷的去除效果优异。
[0012]进一步的，上述的具有优异亲油疏水性的石英砂滤料，所述偶联剂为十八烷基三氯硅烷、十三烷酸，所述溶剂为无水乙醇；所述十八烷基三氯硅烷、十三烷酸溶解在无水乙醇中。
[0013]将石英砂滤料加入十八烷基三氯硅烷、十三烷酸的乙醇溶液中后，十八烷基三氯硅烷、十三烷酸与石英砂表面存在的痕量水发生水解反应，其中Si
‑
Cl键中的
‑
Cl被替换为
‑
OH，形成Si
‑
OH，然后Si
‑
OH可与石英砂表面大量存在的
‑
OH基团发生缩聚反应，以Si
‑
O
‑
Si的形式在石英砂表面形成一层具有二维有序单分子膜。
[0014]进一步的，上述的具有优异亲油疏水性的石英砂滤料，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂DN101，所述溶剂为异丙醇；所述钛酸酯偶联剂DN101溶解在异丙醇中。
[0015]将石英砂滤料加入钛酸酯偶联剂DN101的异丙醇中后，醇解后的钛酸酯偶联剂DN101与石英砂表面大量存在的
‑
OH基团发生反应，钛酸酯偶联剂DN101上的长链有机基团通过Si
‑
O
‑
Ti和Si
‑
O
‑
P被接枝到石英砂的表面，在石英砂表面形成一层具有二维有序单分子膜。
[0016]进一步的，上述的具有优异亲油疏水性的石英砂滤料，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550，所述溶剂为去离子水和无水乙醇的混合液；所述硅烷偶联剂KH550溶解在去离子水和无水乙醇的混合液中。
[0017]将石英砂滤料加入硅烷偶联剂KH550的乙醇溶液中，水解后的硅烷偶联剂KH550生成的硅醇与石英砂大量存在的
‑
OH基团发生缩合反应，经缩合反应后，硅烷偶联剂KH550的氨丙基通过Si
‑
O
‑
Si键接枝到石英砂表面，在石英砂表面形成一层具有二维有序单分子膜。
[0018]进一步的，上述的具有优异亲油本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有优异亲油疏水性的石英砂滤料，其特征在于，所述石英砂滤料是将石英砂通过表面改性液进行表面改性，然后再通过自组装液进行分子膜的自组装，最后通过铁铜改性液进行复合改性，得到所述石英砂滤料；所述表面改性液，按质量份数计，主要由以下组分构成：无水乙醇390
‑
400份、三(羟甲基)氨基甲烷25
‑
28份、纳米氧化锌1.5
‑
1.6份、盐酸多巴胺0.002
‑
0.003份；所述自组装液，按质量份数计，主要由以下组分构成：偶联剂5
‑
20份、溶剂80
‑
100份；所述偶联剂为十八烷基三氯硅烷与十三烷酸、钛酸酯偶联剂 DN101、硅烷偶联剂KH550、铝酸酯偶联剂 DL411中的一种；所述铁铜改性液，按质量份数计，主要由以下组分构成：FeCl3
·
6H2O溶液60~80份、CuSO4
‑
5H2O溶液25
‑
35份。2.根据权利要求1所述的具有优异亲油疏水性的石英砂滤料，其特征在于，所述偶联剂为十八烷基三氯硅烷、十三烷酸，所述溶剂为无水乙醇；所述十八烷基三氯硅烷、十三烷酸溶解在无水乙醇中。3.根据权利要求1所述的具有优异亲油疏水性的石英砂滤料，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂 DN101，所述溶剂为异丙醇；所述钛酸酯偶联剂 DN101溶解在异丙醇中。4.根据权利要求1所述的具有优异亲油疏水性的石英砂滤料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550，所述溶剂为去离子水和无水乙醇的混合液；所述硅烷偶联剂KH550溶解在去离子水和无水乙醇的混合液中。5.根据权利要求1所述的具有优异亲油疏水性的石英砂滤料，其特征在于，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂 DL411，所述溶剂为无水乙醇；所述铝酸酯偶联剂 DL411溶解在无水乙醇中。6.根据权利要求1所述的具有优异亲油疏水性的石英砂滤料，其特征在于，所述石英砂是采用20
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30 目的不锈钢钢筛筛选出粒径为0.55~0.83 mm 的石英砂；所述纳米氧化锌的平均粒径为50
‑
60nm；所述FeCl3
·
6H2O溶液为2mol/L；所述CuSO4
‑
5H2O溶液为0.5mol/L。7.根据权利要求1至6任一项所述具有优异亲油疏水性的石英砂滤料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）石英砂的预处理：用 20
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永江，陈辉，
申请(专利权)人：徐州康纳高新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：