一種用于農村飲用水處理的聚山梨酯?羥基磷灰石納米復合材料的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種用于農村飲用水處理的聚山梨酯?羥基磷灰石納米復合材料的制備方法。本發明專利技術方法采用微波化學反應器協同新型離子液體改性制備羥基磷灰石納米材料，并在微波輻射條件下，通過聚山梨酯對制備好的羥基磷灰石納米材料進行有機絡合，制備得到一種新型的，用于吸附農村飲用水中砷離子和氟離子的聚山梨酯?羥基磷灰石納米復合材料。本發明專利技術方法制備的聚山梨酯?羥基磷灰石納米復合材料粒徑均一，顆粒粒度小，且比表面和吸附性能高，尤其對砷和氟具有很好的吸附性，吸附率均達到85%以上。本發明專利技術制備方法具有簡易、快速、節能和可批量生產的特點。

A method for preparation of polysorbate hydroxyapatite nano composite material of the rural drinking water treatment preparation

The invention discloses a method for preparing polysorbate hydroxyapatite nano composite material of the rural drinking water treatment preparation. The method of the invention adopts the microwave chemical reactor collaborative novel ionic liquid preparation of hydroxyapatite nano material modified system, and under the condition of microwave radiation, complexation by organic nano hydroxyapatite material polysorbate of prepared, prepared a new type of rural drinking water, used for the adsorption of arsenic ion and fluorine ion Polysorbate80 ester hydroxyapatite nano composite material. The invention relates to a method for polysorbate hydroxyapatite nano composite material prepared with uniform particle size, particle size, and specific surface area and high adsorption capacity, especially has good adsorption of arsenic and fluoride, the adsorption rate reached more than 85%. The preparation method of the invention has the characteristics of simple, fast, energy saving and mass production.

【技術實現步驟摘要】
一種用于農村飲用水處理的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料的制備方法
本專利技術涉及農村飲用水處理材料的制備
，具體涉及一種用于農村飲用水處理的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料的制備方法。
技術介紹
水資源匱乏和水質持續惡化問題已經成為困擾人類生存發展的世界性難題。我國在70年代初就開始重視水資源問題，并實施水資源保護措施，目前已取得一定成效，但仍未從根本上解決問題。相比于城市的飲用水供給和飲水質量，我國農村的飲用水情況不容樂觀。據農村貧困監測報告顯示，我國有14.1%的農戶飲用水水源遭到污染，37.3%的農戶飲用水安全問題無法得到保障（不包含水源被污染和用水水源困難農戶）。隨著農村人口的不斷增加和農村經濟的快速發展，農業綜合開發和鄉鎮工業對資源的利用強度和規模日益擴大，農村環境污染和生態破壞日趨嚴重；由于工業廢水、生活污水的排放量不斷增加，水生態環境日益惡化，許多飲用水源受到污染，水質嚴重超標（GB5749-2006），威脅人民的身心健康，如有的農村地區因氟超標會引起氟斑牙和佝僂病。我國城市自來水普及率達到96%，改水取得明顯進展。但農村自來水普及率僅為34%，在經濟貧困的地區，存在安全飲用水問題的住戶比例仍然較高。按國家現有飲水困難標準，目前我國農村還有3億多人存在飲水安全問題。即使在已解決飲水困難的人口中也只是基本解決了有水喝的問題，若從飲水質量、數量和飲水安全上，特別是同全面實現小康社會目標衡量，問題依然存在。全面實現小康社會宏偉目標，不僅需要解決我國農村有水吃的問題，而且需要解決廣大農民群眾切身利益與健康水平的飲水安全問題。新中國成立以來，黨和政府為解決農村飲用水安全問題做了大量的工作。近年來，國家又投入大量資金實施農村飲水解困工程，解決了上億人的飲水困難，但是由于我國農村人口眾多、水資源短缺，農村供水總體水平不高，水質、水量、用水方便程度不達標等飲水安全問題依然形勢嚴峻。據統計，到2015年年底，農村飲水不安全總人口達3億人以上，占農村人口的30%以上。其中各類水質不安全的有2億人以上，有相當一部分農村群眾長期飲用不符合飲用水標準的高氟水、高砷水、苦咸水、高鐵錳水、污染水等，同時因設施簡陋、干旱引起的季節性缺水問題依然存在。改善農村水質與增加供水設施是一項必不可少的基礎設施建設，在廣大農村群眾的日常生活和農業活動中也起著極為重要的作用。農村飲用水中的氟、重金屬、砷等物質具有毒性大，易于在生物體內富集等特性，難以用常規水處理方法去除，給人們的飲水安全和生命健康帶來了巨大的威脅。近年來，人們在利用環境功能礦物材料進行重金屬污水的治理方面進行了積極的探索。沸石、蒙脫石、累托石、硅藻土等礦物材料具有優良的表面特性和離子吸附與交換性能，能對重金屬離子產生吸附、離子交換、沉淀、表面絡合等作用，從而達到凈水的目的。由于礦物材料具有來源廣泛、成本低廉、工藝簡單、使用方便、無需再生等優點，因此，對新型環境功能礦物材料的研究、開發和應用將有著極大的科學、社會和經濟意義。羥基磷灰石（Hydroxyapatite,Ca10(PO4)6(OH)2）是一種生物陶瓷材料，因成分與天然骨組織相似，具有良好的吸附性、生物相容性和骨傳導性，以其可被應用在骨、牙組織藥物載體和骨、牙填充等生物醫學領域而受到廣泛關注。近年來，人們通過大量研究發現，羥基磷灰石具有良好的離子吸附和交換性，是一種新型的環境功能材料。傳統方法制備羥基磷灰石納米材料的弊端是粒徑不均一、比表面小、成本高等，再者就是目前單一的羥基磷灰石納米材料的應用范圍比較小且單一，吸附性能不高，因此，有必要尋找一種新型綠色的制備納米材料的方法，并利用有機高分子物質對其進行絡合，以期制備出一種新型的用于吸附農村飲用水中氟離子、砷離子的有機-無機復合納米材料。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供一種用于農村飲用水處理的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料的制備方法。該方法采用微波化學反應器協同新型離子液體改性制備羥基磷灰石納米材料，并在微波輻射條件下，通過聚山梨酯對制備好的羥基磷灰石納米材料進行有機絡合，制備得到一種新型的，用于吸附農村飲用水中砷離子和氟離子的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料。本專利技術的目的通過以下技術方案來實現。一種用于農村飲用水處理的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料的制備方法，包括如下步驟：（1）采用1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽溶液作為新型離子液體，將H3PO4溶液與氨水混合，攪拌均勻后，放入微波反應器中進行反應；（2）將Ca(NO3)2溶液緩慢滴加到步驟（1）反應得到的混合溶液中，再加入聚山梨酯，磁力攪拌下進行反應；（3）步驟（2）反應結束后，靜置，過濾，洗滌，干燥，研磨，得到所述用于農村飲用水處理的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料。進一步地，步驟（1）中，所述1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽（C8H15N2Br）溶液的濃度為1g/L。進一步地，步驟（1）中，所述1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽溶液與與H3PO4溶液的體積比為1:4~1:5。進一步地，步驟（1）中，所述H3PO4溶液的濃度為0.34mol/L。進一步地，步驟（1）中，所述氨水的質量濃度為25-30%。進一步地，步驟（1）中，所述H3PO4溶液與氨水的體積比為5:1。進一步地，步驟（1）中，所述反應是在微波功率為400-450W下進行。進一步地，步驟（1）中，所述反應的時間為25-30min，反應的溫度為50-60℃。進一步地，步驟（2）中，所述Ca(NO3)2溶液的濃度為0.57mol/L。進一步地，步驟（2）中，所述Ca(NO3)2溶液與步驟（1）反應得到的混合溶液的體積比為5:8。進一步地，步驟（2）中，所述聚山梨酯與Ca(NO3)2溶液的體積比為1:25。進一步地，步驟（2）中，所述磁力攪拌的時間為2小時。進一步地，步驟（3）中，所述靜置的時間為24小時。進一步地，步驟（3）中，所述干燥的溫度為80-85℃。制備的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料可用于農村飲用水的處理，包括吸附飲用水中的砷離子和氟離子。與現有技術相比，本專利技術具有如下優點和有益效果：（1）本專利技術制備方法具有簡易、快速、節能和可批量生產的特點；（2）本專利技術制備的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料粒徑均一，顆粒粒度小，且比表面和吸附性能高，尤其對砷和氟具有很好的吸附性，吸附率均達到85%以上，具有良好的應用前景，為我國農村含高氟和高砷飲用水的處理開辟一條新途徑。附圖說明圖1為實施例1制備的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料的掃描電鏡（SEM）圖；圖2為實施例1制備的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料的X射線衍射（XRD）圖；圖3為實施例1制備的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料的紅外光譜（FTIR）圖。具體實施方式下面結合實施例，對本專利技術作進一步詳細地說明，但是本專利技術不限于以下實施例。實施例1本實施例所用微波化學反應器：功率0-750W可調，頻率2450MHz±15Hz。制備聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料，步驟如下：（1）采用濃度為1g/L的1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽（C8H15N2Br）溶液作為新型離子液體，于1000mL燒杯中加入0.34mol/LH3PO4溶液200mL（新型離子液體與H3PO4溶液的體積比為1:5），并加入25wt%本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于農村飲用水處理的聚山梨酯?羥基磷灰石納米復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）采用1?丁基?3?甲基咪唑溴鹽溶液作為新型離子液體，將H

【技術特征摘要】
1.一種用于農村飲用水處理的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）采用1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽溶液作為新型離子液體，將H3PO4溶液與氨水混合，攪拌均勻后，放入微波反應器中進行反應；（2）將Ca(NO3)2溶液緩慢滴加到步驟（1）反應得到的混合溶液中，再加入聚山梨酯，磁力攪拌下進行反應；（3）步驟（2）反應結束后，靜置，過濾，洗滌，干燥，研磨，得到所述用于農村飲用水處理的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料。2.根據權利要求1所述的一種用于農村飲用水處理的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽溶液的濃度為1g/L；所述1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽溶液與與H3PO4溶液的體積比為1:4~1:5。3.根據權利要求1所述的一種用于農村飲用水處理的聚山梨酯-羥基磷灰石納米復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述H3PO4溶液的濃度為0.34mol/L；所述氨水的質量濃度為25-30%；所述H3PO4溶液與氨水的體積比為5:...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賁永光，洪杰，周少奇，
申請(專利權)人：華南理工大學，貴州科學院，
類型：發明
國別省市：廣東,44