本发明属于工业废水处理技术领域，涉及一种水处理剂及其制备方法，具体涉及一种聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)@fe3o4水处理剂及其制备方法。
背景技术：
工业废水组分复杂，含有多种金属离子，属于难处理废水。目前处理方法很多，常用的金属离子处理方法有沉淀法，氧化还原法，溶液萃取法、吸附法，膜分离法，离子交换法以及生物处理法。其中，沉淀法对不同金属离子，需分段沉淀，工序复杂，且需加多种药剂，成本较高。氧化还原法需要先氧化还原、电解还原等，再沉淀法处理，工艺流程更为复杂。萃取法溶剂在萃取过程中流失和再生过程中能耗较大。吸附法虽然去除金属离子效率较高，但再生效率低。膜分离法处理效果较好，但处理成本较高。离子交换法目前用的离子交换树脂和沸石等，前者有选择性，后者制造复杂，成本高，再生剂耗量大，因而应用受到限制。生物处理法工艺流程比较复杂。
聚离子液体具有多孔高比表面，在金属离子处理领域有一定研究。以二乙烯苯单体与苯乙烯、聚离子液体单体前体乙烯基咪唑进行共聚、交联，并包覆磁性载体纳米fe3o4，合成聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)@fe3o4水处理剂的研究及应用未见报道。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)@fe3o4水处理剂及其制备方法，该水处理剂可用于处理含有多种金属离子的工业废水，且再生方便，可循环使用。
为解决上述技术问题，本发明一种聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)@fe3o4水处理剂，该水处理剂由聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)包覆磁载体纳米fe3o4而成。
进一步的，所述水处理剂中磁载体纳米fe3o4的含量为20～30wt％，聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)的含量为70～80wt％。
一种上述聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)@fe3o4水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将fe(no3)3和(nh4)2fe(so4)2溶于去离子水后加入到氨水溶液中，静置6-12h后离心分离得到黑色物质，并将所述黑色物质用去离子水洗涤6～7次，80℃真空干燥8-10h，磁分离后得磁载体纳米fe3o4，其中，氨水溶液、fe(no3)3和(nh4)2fe(so4)2的摩尔比为10:2:1；
(2)将所述磁载体纳米fe3o4加入n,n-二甲基甲酰胺中搅拌分散均匀，通入n230分钟，并保持n2氛，加入二乙烯苯和偶氮二异丁腈，70℃搅拌反应15分钟，然后加入苯乙烯和乙烯基咪唑，70℃搅拌反应24h，反应结束后，静置至上层液体澄清后移除上层清液后用n,n-二甲基甲酰胺洗涤2次，80℃真空干燥使n,n-二甲基甲酰胺完全挥发，得聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)@fe3o4水处理剂，其中，偶氮二异丁腈与乙烯基咪唑的质量比为2:100。
进一步的，所述步骤(2)中，乙烯基咪唑的用量为乙烯基咪唑、苯乙烯和二乙烯苯总量的20wt％～40wt％，其中，苯乙烯与二乙烯苯的质量比为8～20:1。
与现有技术相比，本发明中聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)的多孔高比表面积结构有利于废水中金属离子在水处理剂表面的吸附，同时，乙烯基咪唑的n3位具有较高的电子云密度，易与废水中的金属离子形成配位，利于各种金属离子的去除。水处理剂中聚合物的高憎水性使其不吸水，因而对金属离子的容量较大，其本身以及与磁载体复合均有利于催化剂的回收。水处理剂再生方便，可循环使用，将吸附了金属离子的水处理剂浸泡于盐酸溶液，此时h 可与咪唑反应生成咪唑阳离子，咪唑阳离子与金属离子之间的电荷排斥使得金属离子脱附再生。在金属离子的吸附脱附循环过程中，水处理剂的多孔高比表面积结构和乙烯基咪唑的n3位对金属离子的配位以及咪唑阳离子对金属离子间的电荷排斥量保持恒定，因此可用于处理含有多种金属离子的工业废水，大大优化污水处理流程，降低污水处理成本。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)@fe3o4水处理剂的制备方法进行详细描述。
实施例1
(1)磁载体纳米fe3o4的制备：
按摩尔比2:1分别称取一定量的fe(no3)3和(nh4)2fe(so4)2溶于一定量的去离子水中形成fe(no3)3和(nh4)2fe(so4)2水溶液，搅拌下加入到fe(no3)3摩尔数5倍的氨水溶液中，形成的黑色沉淀静置6-12h后离心分离，去离子水洗涤6～7次。80℃真空干燥8～10h，磁分离后得磁载体纳米fe3o4。
(2)聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)@fe3o4水处理剂的制备：
首先称取2g步骤(1)制备的磁载体纳米fe3o4加入到80ml的n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌分散，通入n230分钟，并保持n2氛。加入0.55g二乙烯苯和0.06g引发剂偶氮二异丁腈。70℃搅拌反应15分钟，然后加入4.45g苯乙烯和3g乙烯基咪唑，70℃搅拌反应24h。反应结束后，静置至上层液体澄清后移除上层清液，用n,n-二甲基甲酰胺洗涤2次，80℃真空干燥使n,n-二甲基甲酰胺完全挥发，得聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)@fe3o4水处理剂。
实施例2
步骤(2)中二乙烯苯用量为0.36g，引发剂偶氮二异丁腈的用量为0.08g，苯乙烯的用量为3.34g，乙烯基咪唑的用量为4g，其它同实施例1。
实施例3
步骤(2)中二乙烯苯用量为0.3g，引发剂偶氮二异丁腈的用量为0.04g，苯乙烯的用量为5.7g，乙烯基咪唑的用量为2g，其它同实施例1。
实施例4
步骤(2)中二乙烯苯用量为0.4g，引发剂偶氮二异丁腈的用量为0.04g，苯乙烯的用量为3.6g，乙烯基咪唑的用量为2g，其它同实施例1。
实施例5
步骤(2)中二乙烯苯用量为0.4g，引发剂偶氮二异丁腈的用量为0.04g，苯乙烯的用量为5.6g，乙烯基咪唑的用量为2g，其它同实施例1。
实施例6
步骤(2)中二乙烯苯用量为0.26g，引发剂偶氮二异丁腈的用量为0.03g，苯乙烯的用量为2.91g，乙烯基咪唑的用量为1.5g，其它同实施例1。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)@fe3o4水处理剂，其特征在于：所述水处理剂由聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)包覆磁载体纳米fe3o4而成。
2.根据权利要求1所述的聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)@fe3o4水处理剂，其特征在于：所述水处理剂中磁载体纳米fe3o4的含量为20～30wt％。
3.一种权利要求2所述的聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)@fe3o4水处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将fe(no3)3和(nh4)2fe(so4)2溶于去离子水后加入到氨水溶液中，静置6-12h后离心分离得到黑色物质，并将所述黑色物质用去离子水洗涤6～7次，80℃真空干燥8-10h，磁分离后得磁载体纳米fe3o4，其中，氨水溶液、fe(no3)3和(nh4)2fe(so4)2的摩尔比为10:2:1；
(2)将所述磁载体纳米fe3o4加入n,n-二甲基甲酰胺中搅拌分散均匀，通入n230分钟，并保持n2氛，加入二乙烯苯和偶氮二异丁腈，70℃搅拌反应15分钟，然后加入苯乙烯和乙烯基咪唑，70℃搅拌反应24h，反应结束后，静置至上层液体澄清后移除上层清液后用n,n-二甲基甲酰胺洗涤2次，80℃真空干燥使n,n-二甲基甲酰胺完全挥发，得聚-(苯乙烯-二乙烯苯-乙烯基咪唑)@fe3o4水处理剂，其中，偶氮二异丁腈与乙烯基咪唑的质量比为2:100。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，乙烯基咪唑的用量为乙烯基咪唑、苯乙烯和二乙烯苯总量的20～40wt％，其中，苯乙烯与二乙烯苯的质量比为8～20:1。
技术总结