1.一种疏水改性有机/无机复合絮凝剂,其特征在于,所述疏水改性有机/无机复合絮凝剂的结构式如下:
其中,R1为Al或Fe或Ti,R2为 或 或 ,n值范围为
4.012‑19.47,x:y的取值范围为(3.1‑12.4):1;所述絮凝剂的粒径为纳米级别;
所述的疏水改性有机/无机复合絮凝剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)将丙烯酰氯的甲苯溶液滴加到烷基取代胺与三乙胺和甲苯组成的混合溶液中并磁力搅拌,滴加结束后,进行反应;反应结束后分离沉淀,收集滤液得到丙烯酰烷基取代胺溶液;
(2)将巯基乙酸溶解于甲苯中得到巯基乙酸甲苯溶液,将其置于容器中,搅拌至溶解完全,将含引发剂2,2’‑偶氮二异丁腈的甲苯溶液加入到巯基乙酸甲苯溶液中,接着滴入步骤(1)中得到的丙烯酰烷基取代胺溶液进行反应,反应结束后,得到聚丙烯酰烷基取代胺溶液;
(3)将四丁基溴化铵加入步骤(2)中得到的聚丙烯酰烷基取代胺溶液,然后分别加入N‑羟基琥珀酰亚胺和 1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐溶液,搅拌后混合均匀,加入氨基硅烷偶联剂,滴加氢氧化钠水溶液调节pH,反应后得到产物溶液;
(4)将步骤(3)中得到的产物溶液在搅拌条件下与乙醇、去离子水混合反应,然后加入金属氯化物溶液,加入NaOH水溶液,搅拌反应静置后得到产物即为疏水改性有机/无机复合絮凝剂;
步骤(3)中加入氨基硅烷偶联剂,巯基乙酸与氨基硅烷偶联剂的物质的量之比为1:(1‑
2);步骤(4)中加入浓度为0.5‑1 mol/L金属氯化物溶液,氨基硅烷偶联剂与金属氯化物的物质的量之比为1:(5‑15)。
2.一种权利要求1所述的疏水改性有机/无机复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将丙烯酰氯的甲苯溶液滴加到烷基取代胺与三乙胺和甲苯组成的混合溶液中并磁力搅拌,滴加结束后,进行反应;反应结束后分离沉淀,收集滤液得到丙烯酰烷基取代胺溶液;
(2)将巯基乙酸溶解于甲苯中得到巯基乙酸甲苯溶液,将其置于容器中,搅拌至溶解完全,将含引发剂2,2’‑偶氮二异丁腈的甲苯溶液加入到巯基乙酸甲苯溶液中,接着滴入步骤(1)中得到的丙烯酰烷基取代胺溶液进行反应,反应结束后,得到聚丙烯酰烷基取代胺溶液;
(3)将四丁基溴化铵加入步骤(2)中得到的聚丙烯酰烷基取代胺溶液,然后分别加入N‑羟基琥珀酰亚胺和1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐溶液,搅拌后混合均匀,加入氨基硅烷偶联剂,滴加氢氧化钠水溶液调节pH,反应后得到产物溶液;
(4)将步骤(3)中得到的产物溶液在搅拌条件下与乙醇、去离子水混合反应,然后加入金属氯化物溶液,加入NaOH水溶液,搅拌反应静置后得到产物即为疏水改性有机/无机复合絮凝剂。
3.根据权利要求2所述的疏水改性有机/无机复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述丙烯酰氯的甲苯溶液中丙烯酰氯的浓度为42.5 g/L‑85 g/L,在0~5℃条件下滴加到烷基取代胺与三乙胺和甲苯组成的混合溶液中并磁力搅拌,滴加速度为5‑10 mL/min,搅拌速度为200‑300 r/min;所述丙烯酰氯、烷基取代胺、三乙胺、甲苯的物质的量之比为1:(1‑5):(1‑5):(10‑20)。
4.根据权利要求2或3所述的疏水改性有机/无机复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述滴加结束后,在反应条件为4‑60℃下反应5‑40小时;反应结束后常压过滤分离沉淀,收集滤液得到丙烯酰烷基取代胺溶液。
5.根据权利要求2所述的疏水改性有机/无机复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述将巯基乙酸溶解于甲苯中巯基乙酸的浓度为20 g/L‑45 g/L,巯基乙酸与丙烯酰氯的物质的量之比为1:(5‑50),在磁力搅拌速度为200‑300 r/min下溶解完全,升温至20‑
90℃,通入氮气30 min除去溶液中的氧气;所述含引发剂2,2’‑偶氮二异丁腈的甲苯溶液中
2,2’‑偶氮二异丁腈的浓度为308.6 g/L‑1543 g/L,2,2’偶氮二异丁腈、甲苯、丙烯酰氯的物质的量之比为1:(1‑5):(1‑30),加入引发剂后然后通入氮气3‑5 min,接着滴入步骤(1)中得到的丙烯酰烷基取代胺溶液进行反应,滴加速度为5‑10 mL/min,温度保持在20‑90℃,反应2‑12小时并全程通氮气搅拌,反应结束后,得到聚丙烯酰烷基取代胺溶液。
6.根据权利要求2所述的疏水改性有机/无机复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述四丁基溴化铵与丙烯酰氯的物质的量之比为1:(5‑25);所述N‑羟基琥珀酰亚胺和1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐溶液中N‑羟基琥珀酰亚胺、1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐、水的物质的量之比为1:1.5:(5‑20),N‑羟基琥珀酰亚胺的物质的量是巯基乙酸的5%‑10%,加入N‑羟基琥珀酰亚胺和1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐溶液后磁力搅拌,搅拌速度为150‑200 r/min,2‑3小时后,混合均匀;加入氨基硅烷偶联剂,巯基乙酸与氨基硅烷偶联剂的物质的量之比为1:(1‑2),滴加0.1 mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH至6‑8,在10‑50℃条件下机械搅拌反应5‑25小时,搅拌速度为150‑
300 r/min,得到产物溶液。
7.根据权利要求2所述的疏水改性有机/无机复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述,将步骤(3)得到的产物溶液在机械搅拌条件,搅拌速度为200‑300 r/min下与乙醇、去离子水混合,氨基硅烷偶联剂、乙醇、去离子水的物质的量之比为1:(1‑5):(30‑50),在20‑35℃条件下,反应12‑24小时。
8.根据权利要求7所述的疏水改性有机/无机复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述在机械搅拌条件下,搅拌速度为200‑300 r/min,加入浓度为0.5‑1 mol/L金属氯化物溶液,氨基硅烷偶联剂与金属氯化物的物质的量之比为1:(5‑15),加入金属氯化物同时,加入浓度为0.5‑5 mol/LNaOH水溶液,OH与Al、或OH与Fe、或OH与Ti的物质的量之比为1:(0.5‑2.5);机械搅拌反应室温下搅拌速度为200 ‑300r/min,搅拌8‑20小时,然后在20‑40℃下静置8‑12小时得到产物。
9.一种权利要求1所述的疏水改性有机/无机复合絮凝剂在水处理中的应用。