一种聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料的制作方法

1.本发明涉及一种聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料，属于水中重金属污染处理领域，用于去除水中重金属cr(vi)、cu(ii)等。


背景技术：

2.重金属常具有难降解、易被生物富集、低浓度就显出较强的毒性效应等特点，其对水体造成的污染已严重威胁到人体和生态健康。
3.传统的重金属去除方法有物理法、化学法、生物法三大类，物理法和化学法存在成本高、能耗大、易造成二次污染等缺点，而生物法对重金属的处理周期过长。目前，纳米技术在环境重金属污染修复中显示出独特的优势，可通过氧化、还原、吸附、催化等方式将污染物去除。随着纳米技术在环境治理中的应用，纳米零价铁也应运而生，其比表面积和反应活性远远大于普通铁屑和铁粉，具有还原性强、反应速度快等特性，逐渐成为水体修复领域一种颇具潜力的新材料。
4.但由于纳米零价铁自身的理化性质及其所在环境等因素的影响，其在实际应用中任然存在易钝化、易团聚、易沉淀、回收难问题。部分学者将纳米零价铁携载在蒙脱石、膨润土和活性炭、生物炭等载体不仅可以保持纳米零价铁强还原特点，且能够增强其稳定性，适用于工程操作。但这些载体应用于重金属污染水源处理时，仍存在回收较低的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服纳米零价铁自身缺陷，解决易钝化、易团聚、易沉淀、回收难等问题，设计了一种聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料。
6.本发明采用的技术方案：该材料由异氰酸酯和由聚醚多元醇、交联剂、催化剂、表面活性剂、发泡剂组成的组分一以及纳米零价铁制备而成，异氰酸酯、组分一、纳米零价铁的重量比为15～25∶5～15∶1；聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料为低密度高开孔率半硬质聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料，密度范围为：20～60kg/m3，开孔率大于80％，材料表面与水的接触角大于70
°
。
7.异氰酸酯为甲苯-2，4-二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、三甲苯基甲烷三异氰酸酯中的一种以上。
8.组份一的原料按照下列体积份数配比混合均匀，制成组分一：
[0009][0010]
组分一中所采用的聚醚多元醇为聚醚三醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯二醇、聚
四氢呋喃二醇中的一种或二种，聚醚多元醇总羟基值30～100mg koh/g；交联剂为甘油或三乙醇胺；催化剂为n，n-二甲基环己胺、三乙胺、辛酸亚锡或辛酸锡；表面活性剂为硅油或l-580；发泡剂为水。
[0011]
聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料的制备方法步骤如下：
[0012]
将纳米零价铁和组分一按照重量比例混合，在电动搅拌机上混合搅拌15～20秒，搅拌均匀后，将异氰酸酯按照重量比加入混合物中，在电动搅拌机上混合搅拌5～10秒，导入敞口模具中发泡，泡沫彻底熟化后成型、脱模制得聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料；发泡成型时间为5～10min，发泡率大于30倍。
[0013]
本发明的有益效果：聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料能够有效去除水中重金属，去除率达到85％以上。聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料可直接从水中完全取出，解决了纳米零价铁在水中有残留、回收率低的问题。
具体实施方式
[0014]
下面结合实例对本发明作进一步说明。
[0015]
实施例1
[0016]
组分一：
[0017]
聚醚三醇 50份
[0018]
聚氧化丙烯三醇 50份
[0019]
三乙醇胺 3份
[0020]
三乙胺 1份
[0021]
硅油 1份
[0022]
水 20份
[0023]
将配方表组分一中各成分混合均匀，制成组分一。
[0024]
将纳米零价铁和组分一按照配方1∶15混合制成混合液1，在电动搅拌机上混合搅拌20秒，搅拌均匀后，将1∶1的甲苯-2，4-二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯与上述混合液1按照配方15∶16加入其中，在电动搅拌机上混合搅拌6秒，导入敞口模具中，使其自由发泡，泡沫彻底熟化后成型，脱模。发泡成型时间为5min。
[0025]
实施例1所制备的聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料，密度为52.2kg/m3，发泡倍数为：50，开孔率为81.4％。材料与水的接触较为75.6
°
。
[0026]
水体cr(vi)浓度为80mg/l，聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料投入量为9g/kg，室温下3 小时内，去除率达到88.85％；水体cu(ii)浓度为300mg/l，聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料投入量为9.2g/kg，室温下2.5小时内，去除率达到86.67％；
[0027]
实施例2
[0028]
组分一：
[0029]
聚四氢呋喃二醇 50份
[0030]
聚氧化丙烯二醇 50份
[0031]
甘油 2份
[0032]
n，n-二甲基环己胺 5份
[0033]
l-580 2份
[0034]
水 30份
[0035]
将配方表组分一中各成分混合均匀，制成组分一。
[0036]
将纳米零价铁和组分一按照配方1∶5混合制成混合液2，在电动搅拌机上混合搅拌20秒，搅拌均匀后，将2∶1的甲苯-2，4-二异氰酸酯、三甲苯基甲烷三异氰酸酯与上述混合液2按照配方25∶6加入其中，在电动搅拌机上混合搅拌6秒，导入敞口模具中，使其自由发泡，泡沫彻底熟化后成型，脱模。发泡成型时间为5min。
[0037]
实施例2所制备的聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料，密度为40.36kg/m3，发泡倍数为： 65，开孔率为85.7％。材料与水的接触较为78.9
°
。
[0038]
水体cr(vi)浓度为80mg/l，聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料投入量为9g/kg，室温下3 小时内，去除率达到90.60％；水体cu(ii)浓度为300mg/l，聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料投入量为9.1g/kg，室温下2.5小时内，去除率达到93.5％；
[0039]
实施例3
[0040]
组分一：
[0041]
聚醚三醇 100份
[0042]
甘油 2份
[0043]
辛酸亚锡 2份
[0044]
硅油 2份
[0045]
水 24份
[0046]
将配方表组分一中各成分混合均匀，制成组分一。
[0047]
将纳米零价铁和组分二按照配方1∶10混合制成混合液3，在电动搅拌机上混合搅拌20秒，搅拌均匀后，将甲苯-2，4-二异氰酸酯和上述混合液3按照配方20∶11加入其中，在电动搅拌机上混合搅拌6秒，导入敞口模具中，使其自由发泡，泡沫彻底熟化后成型，脱模。发泡成型时间为5min。
[0048]
实施例3所制备的聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料，密度为35.4kg/m3，发泡倍数为：70，开孔率为89.5％。材料与水的接触较为80.6
°
。
[0049]
水体cr(vi)浓度为80mg/l，聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料投入量为8.9g/kg，室温下 3小时内，去除率达到90.76％；水体cu(ii)浓度为300mg/l，聚氨酯泡沫负载纳米零价铁材料投入量为9.2g/kg，室温下2.5小时内，去除率达到98.94％。