一种抑菌污染源净化剂及其制备方法与流程

本发明属于污水处理，具体涉及一种抑菌污染源净化剂及其制备方法。

背景技术：

1、无论是工业废水，还是生活污水，都是细菌滋生的重点场所，若长时间不进行处理，会极易造成有害微生物的大量繁殖、发出恶臭，严重时甚至会对人类的身体健康和周边的生态环境造成不利影响。为此，目前市场上已经出现许多的污染源净化剂专门应用于水处理领域，以达到抑菌、杀菌的目的，不过，这些污染源净化剂仍有很多的缺陷限制其实际的应用效果，这是因为一方面这些污染源净化剂其主要发挥作用的成分多为季铵盐类化合物，虽然季铵盐确实能对有害微生物产生较强的抑制、杀灭作用，但是其对于在水体中的有机污染物却无法实现高效降解，特别是对于工业废水来说，经常会含有如三甲胺、苯乙烯、罗丹明b等各种有机污染物，另一方面则是为了赋予污染源净化剂同时拥有对有机污染物的高效降解能力，不少现有技术都会将季铵盐和光催化剂进行复配，以此产生协同作用，但是，季铵盐本身就作为一种有机物，在实际的使用、处理过程中不可避免地亦会受到光催化剂的降解，从而极易导致季铵盐的作用效果大打折扣，无法实现长期的净化处理。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种抑菌污染源净化剂及其制备方法，本发明创造性地先利用氨基硅烷偶联剂对金红石型纳米二氧化钛进行氨基化处理，然后加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酸共聚而得的季铵盐共聚物，使其进行氨基和羧基的脱水缩合，得到季铵盐改性纳米二氧化钛，最后再加入带永久负电荷的钠基膨润土进行离子交换，从而制备出一种二氧化钛-季铵盐-膨润土复合材料，使其与其它组分混合后所形成的抑菌污染源净化剂在实际应用于水体的净化处理时，一方面对有害微生物具有非常强的抑制、杀灭作用，另一方面则是还能实现对有机污染物的高效降解，同时，在经过一段时间后依然能够表现出较强的抑菌、杀菌作用，具有长效性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种抑菌污染源净化剂，所述抑菌污染源净化剂由80-100重量份的溶剂、二氧化钛-季铵盐-膨润土复合材料、2-3重量份的羧甲基纤维素钠和1-2重量份的分散剂制备而成。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述溶剂为去离子水。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述二氧化钛-季铵盐-膨润土复合材料的用量为25-35重量份。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述二氧化钛-季铵盐-膨润土复合材料通过以下步骤进行制备：

7、步骤a：往50-60重量份的无水乙醇中加入去离子水、3-5重量份的金红石型纳米二氧化钛和0.5-0.8重量份的氨基硅烷偶联剂，然后在70-80℃下搅拌8-10h，过滤，除去滤液，利用无水乙醇洗涤，最后在60-70℃下真空干燥直至恒重，得到氨基化纳米二氧化钛；

8、步骤b：往70-80重量份的无水乙醇中加入10-20重量份的二甲基亚砜、季铵盐共聚物，然后在功率为300-400w的超声中常温搅拌15-20min混合，接着利用质量分数为15-20%的盐酸溶液调节ph至2，加入所述氨基化纳米二氧化钛，在70-80℃下搅拌5-6h，过滤，除去滤液，利用丙酮洗涤，最后在50-60℃下真空干燥直至恒重，得到季铵盐改性纳米二氧化钛；

9、步骤c：往80-100重量份的去离子水中加入8-10重量份的钠基膨润土，常温下搅拌5-10min混合，然后加入所述季铵盐改性纳米二氧化钛，在功率为400-500w的超声中50-60℃下搅拌2-3h混合，过滤，除去滤液，利用无水乙醇洗涤，最后在50-60℃下真空干燥直至恒重，研磨至粒径为40-50μm，即制备完成。

10、进一步地，步骤a所述去离子水的用量为1-2重量份。

11、进一步地，步骤a所述金红石型纳米二氧化钛的粒径为30-50nm。

12、进一步地，步骤a所述氨基硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550和硅烷偶联剂kh-540中的至少一种。

13、进一步地，步骤b所述季铵盐共聚物的用量为5-6重量份。

14、进一步地，步骤b所述季铵盐共聚物通过以下步骤进行制备：

15、步骤a：往80-100重量份的去离子水中加入6-8重量份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、10-12重量份的甲基丙烯酸和0.3-0.5重量份的过硫酸钾，然后在70-80℃下搅拌8-10h，得到混合物a；

16、步骤b：将所述混合物a在80-90℃下蒸发浓缩至原体积的30-40%，然后再加入180-200重量份的丙酮，常温下搅拌30-60min混合，过滤，除去滤液，利用丙酮洗涤，最后在50-60℃下真空干燥直至恒重，即制备完成。

17、作为本发明的一种优选技术方案，所述分散剂为聚乙二醇200和聚乙二醇400中的至少一种。

18、一种抑菌污染源净化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

19、（1）往溶剂中加入二氧化钛-季铵盐-膨润土复合材料、羧甲基纤维素钠和分散剂，然后在300-500r/min的转速下搅拌15-30min混合，避光保存，即制备完成。

20、本发明的有益效果：

21、（1）本发明创造性地先利用氨基硅烷偶联剂对金红石型纳米二氧化钛进行氨基化处理，然后加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酸共聚而得的季铵盐共聚物，使其进行氨基和羧基的脱水缩合，得到季铵盐改性纳米二氧化钛，最后再加入带永久负电荷的钠基膨润土进行离子交换，从而制备出一种二氧化钛-季铵盐-膨润土复合材料，使其与其它组分混合后所形成的抑菌污染源净化剂在实际应用于水体的净化处理时，一方面对有害微生物具有非常强的抑制、杀灭作用，另一方面则是还能实现对有机污染物的高效降解，同时，在经过一段时间后依然能够表现出较强的抑菌、杀菌作用，具有长效性。

22、（2）本发明创造性地利用金红石型纳米二氧化钛作为光催化剂，从而赋予抑菌污染源净化剂在光照下拥有对有机污染物的降解能力，虽然金红石型纳米二氧化钛相较于锐钛矿型纳米二氧化钛的光催化活性小，但是金红石型纳米二氧化钛却拥有更强的耐酸性和稳定性，这便于了后续与季铵盐共聚物在酸性环境下进行氨基和羧基的脱水缩合，从而得到季铵盐改性纳米二氧化钛，同时，由于季铵盐形成了高分子共聚物的结构，因此，即使受到光催化剂的降解作用，降解也十分缓慢，从而保证了长效性，季铵盐能够长时间地发挥出该有的作用效果。

23、（3）本发明创造性地将季铵盐改性纳米二氧化钛与钠基膨润土进行离子交换，由于钠基膨润土永久带负电荷的特性，使其极易对带正电荷的季铵盐进行接枝复合，从而实现二氧化钛-季铵盐-膨润土三者的一体化，得到一种二氧化钛-季铵盐-膨润土复合材料，同时，膨润土本身就作为吸附性物质，对有机污染物和有害微生物具有一定的吸附能力，因此，在实际使用时不仅吸附-降解-杀菌能够同步进行，而且还增大了有机污染物、有害微生物与季铵盐改性纳米二氧化钛的接触机率，从而促进降解、杀菌的活性和效率，一定程度上，也弥补了金红石型纳米二氧化钛的光催化活性不如锐钛矿型的问题。除此之外，季铵盐共聚物与膨润土进行离子交换后，可以扩大膨润土的层间距、增大膨润土的孔径，提高吸附能力，通过三者的协同作用，共同赋予了抑菌污染源净化剂拥有优异的抑菌、杀菌作用和对有机污染物的降解能力。