水熱法制備米白色凹凸棒石的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種將磚紅色凹凸棒石轉(zhuǎn)變?yōu)槊装咨纪拱羰姆椒ǎ瑢儆诩{米硅酸鹽材料深加工和制備【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法將磚紅色凹凸棒石黏土按1∶30～1∶100的固液質(zhì)量比均勻分散于含有酸和含硫化合物的溶液中，于180～250℃下反應(yīng)12～96h，自然降溫至室溫，離心，洗滌，干燥，粉碎，即得米白色凹凸棒石。本發(fā)明通過含硫化合物中的硫在水熱環(huán)境下與凹凸棒石相互作用，使凹凸棒石骨架中三價鐵得以還原，實現(xiàn)了磚紅色凹凸棒石色澤的轉(zhuǎn)變；同時水熱過程改善了凹凸棒石的zeta電位，從而改善了凹凸棒石的吸附性能，為磚紅色凹凸捧石黏土的高值利用開辟了新的途徑。
【專利說明】水熱法制備米白色凹凸棒石的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磚紅色凹凸棒石轉(zhuǎn)變?yōu)槊装咨纪拱羰姆椒?，尤其涉及一種利用含硫化合物的還原作用在水熱環(huán)境下得到米白色凹凸棒石的方法，屬于納米硅酸鹽材料深加工和制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]凹凸棒石黏土 (又名坡縷石或坡縷縞石)是一種以凹凸棒石為主要成分的天然納米級含水富鎂、鋁硅酸鹽黏土礦物，具有獨特的一維納米棒狀晶體和孔道結(jié)構(gòu)，因而在油品脫色、分子篩、復(fù)合材料、功能載體和環(huán)保等諸多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
[0003]我國最早在蘇皖兩省找到了大型優(yōu)質(zhì)凹凸捧石黏土礦床，后來陸續(xù)在甘肅、四川、貴州、河南、山西、內(nèi)蒙、湖北、河北和云南等地陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一批礦床(點)，礦產(chǎn)資源前景非?？捎^。近年來，甘肅探明的凹凸捧石黏土礦儲量有4億噸之多。但是，凹凸棒石在成礦過程中，由于Mg2+的缺乏導(dǎo)致八面體層中Mg2+占據(jù)的位置有較大部分空缺或為Al3+、Fe3+所占據(jù)，而大量Fe3+的占據(jù)使凹凸棒石呈現(xiàn)磚紅色。磚紅色凹凸棒石黏土除凹凸捧石的含量相對不高外，主要是凹凸捧石黏土礦的色澤較深，吸附能力較弱，使其應(yīng)用受到限制。
[0004]為了實現(xiàn)凹凸棒石色澤的轉(zhuǎn)變，我們(CN103803570A)曾利用二甲亞砜中的S=O基團，在高壓環(huán)境條件下實現(xiàn)了與凹凸棒石的相互作用，通過與凹凸棒石骨架中三價鐵的還原，使凹凸棒石色澤轉(zhuǎn)變，同時鐵的價態(tài)轉(zhuǎn)換賦予了凹凸棒石吸附能力的提高。但二甲基亞砜具有極易滲透皮膚的特殊性質(zhì)。研究表明，二甲基亞砜存在嚴重的毒性作用，與蛋白質(zhì)疏水集團發(fā)生作用，可導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，具有血管毒性和肝腎毒性。因而探索新的增白方法，對我國儲量豐富的磚紅色凹凸捧石黏土的利用具有重要的現(xiàn)實意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種利用水熱法將磚紅色凹凸棒石轉(zhuǎn)變?yōu)槊装咨纪拱羰姆椒ā?br> [0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是將磚紅色凹凸棒石黏土按l:3(Tl:100的固液質(zhì)量比均勻分散于含有酸和含硫化合物的溶液中，于18(T250 °C下反應(yīng)12?96h，自然降溫至室溫，離心，洗滌，干燥，粉碎，即得米白色凹凸棒石。
[0007]上述酸采用鹽酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、巰基乙酸、氨基乙酸或乙二胺四乙酸中的至少一種，其用量為凹凸棒石黏土用質(zhì)量的0.5?15%。含硫化合物采用硫化鈉、硫化鋅、硫化鎘、硫化銨、硫化亞鐵或硫代硫酸鈉中的至少一種，其用量為凹凸棒石黏土質(zhì)量的0.1?10%。
[0008]本發(fā)明的機理是:利用水熱法在高溫高壓環(huán)境條件下，使含硫化合物中的硫與凹凸棒石相互作用，還原凹凸棒石骨架中三價鐵，實現(xiàn)凹凸棒石色澤的轉(zhuǎn)變，同時zeta電位的變化賦予凹凸棒石吸附能力的提高。
[0009]圖1和2分別為磚紅色凹凸棒石原礦與本發(fā)明水熱法處理后的SEM圖。比較圖1和2可以看出，原礦中有較多短棒晶組成的棒晶束或聚集體，經(jīng)水熱處理后除顏色發(fā)生變化外，凹凸棒石棒晶相對變長，棒晶數(shù)量也明顯增多。
[0010]圖3為磚紅色凹凸棒石原礦與本發(fā)明水熱法處理后的zeta電位圖。經(jīng)水熱處理后凹凸棒石的zeta電位更負，其吸附陽離子的能力則更強。經(jīng)檢測，利用水熱法將磚紅色凹凸棒石轉(zhuǎn)變?yōu)槊装咨纪拱羰瘜χ亟饘巽~離子的吸附容量可達102mg/g以上，較磚紅色凹凸棒石(吸附容量51mg/g)提高了 2倍以上。
[0011]經(jīng)檢測，經(jīng)水熱處理后凹凸棒石的Fe 2pl/2 (722.9 eV)和Fe 2p3/2 (709.6eV)的結(jié)合能位置峰與FeO結(jié)合能位置峰(722.7 eV)和709.7 eV相一致，因此該位置相對應(yīng)的Fe的氧化態(tài)為2。該結(jié)果進一步佐證了經(jīng)水熱處理后凹凸棒石中Fe3+被還原成Fe2+。
[0012]本發(fā)明相對與現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:
1、通過含硫化合物中的硫與凹凸棒石相互作用，使凹凸棒石骨架中三價鐵得以還原，實現(xiàn)了磚紅色凹凸棒石色澤的轉(zhuǎn)變。
[0013]2、同時水熱過程改變了凹凸棒石的zeta電位，從而改善了凹凸棒石的吸附性能，為磚紅色凹凸捧石黏土的利用開辟新的途徑。
[0014]3、水熱過程提高了含硫化合物中的硫與凹凸棒石相互作用的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為磚紅色凹凸棒石原礦的SEM圖。
[0016]圖2為本發(fā)明制備的米白色凹凸棒石的SEM圖。
[0017]圖3為本發(fā)明制備的米白色凹凸棒石的zeta電位。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明水熱法將磚紅色凹凸棒石轉(zhuǎn)變?yōu)槊装咨纪拱羰姆椒靶Ч鬟M一步說明。
[0019]實施例1
在攪拌條件下，將0.6g硫酸和0.3g硫化鈉分散在600 mL水中，加入8g磚紅色凹凸棒石黏土攪拌Ih分散均勻后，置于I L高壓反應(yīng)釜中，在溫度為180 °C下反應(yīng)48 h，自然降溫至室溫，離心并用自來水洗滌后，干燥，粉碎，過200目篩，得到微紅色凹凸棒石。該凹凸棒石對重金屬銅離子的吸附容量達105mg/g。
[0020]實施例2
在攪拌條件下，將1.5g氨基乙酸和0.5g硫化鋅分散在600 mL水中，加入1g磚紅色凹凸棒石黏土攪拌Ih分散均勻后，置于I L高壓反應(yīng)釜中，在溫度為220 °C下反應(yīng)48 h，自然降溫至室溫，離心，用自來水洗滌，干燥，粉碎。過200目篩，得到米白色凹凸棒石。該凹凸棒石對重金屬銅離子的吸附容量達108mg/g。
[0021]實施例3
在攪拌條件下，將1.5g乙酸和0.8g硫化銨分散在600 mL水中，加入15g磚紅色凹凸棒石黏土攪拌Ih分散均勻后，置于I L高壓反應(yīng)釜中，在溫度為200 °C下反應(yīng)72 h，自然降溫至室溫，離心，并用自來水洗滌，干燥，粉碎，過200目篩，即得到米白色凹凸棒石。該凹凸棒石對重金屬銅離子的吸附容量達112mg/g。
[0022]實施例4
在攪拌條件下，將1.5g巰基乙酸、0.4g硫化亞鐵和0.8g硫化銨分散在600 mL水中，力口入20g磚紅色凹凸棒石黏土攪拌Ih分散均勻后，置于I L高壓反應(yīng)釜中，在溫度為200 0C下反應(yīng)96 h，自然降溫至室溫，離心，并用自來水洗漆，干燥，粉碎，過200目篩，得到白色凹凸棒石。該凹凸棒石對重金屬銅離子的吸附容量達125mg/g。
[0023]實施例5
在攪拌條件下，將Ig鹽酸、0.2g巰基乙酸和1.2g硫化鈉分散在600 mL水中，加入16g磚紅色凹凸棒石黏土攪拌Ih分散均勻后，置于I L高壓反應(yīng)釜中，在溫度為250 °C下反應(yīng)12 h，自然降溫至室溫，離心，并用自來水洗漆，干燥，粉碎，過200目篩，得到白色凹凸棒石。該凹凸棒石對重金屬銅離子的吸附容量達132mg/g。
【權(quán)利要求】
1.水熱法制備米白色凹凸棒石的方法，是將磚紅色凹凸棒石黏土按l:3(Tl:100的固液質(zhì)量比均勻分散于含有酸和含硫化合物的溶液中，于18(T250 °C下反應(yīng)12?96h，自然降溫至室溫，離心，洗滌，干燥，粉碎，即得米白色凹凸棒石。
2.如權(quán)利要求1所述水熱法制備米白色凹凸棒石的方法，其特征在于:所用酸為鹽酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、巰基乙酸、氨基乙酸或乙二胺四乙酸中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述水熱法制備米白色凹凸棒石的方法，其特征在于:所述酸的用量為凹凸棒石黏土質(zhì)量的0.5?15%。
4.如權(quán)利要求1所述水熱法制備米白色凹凸棒石的方法，其特征在于:所述含硫化合物為硫化鈉、硫化鋅、硫化鎘、硫化銨、硫化亞鐵或硫代硫酸鈉中的至少一種。
5.如權(quán)利要求1所述水熱法制備米白色凹凸棒石的方法，其特征在于:所述含硫化合物的用量為凹凸棒石黏土質(zhì)量的0.f 10%。
【文檔編號】C01B33/40GK104261421SQ201410489287
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】王愛勤, 張志芳, 王文波, 牟斌, 康玉茹, 汪琴 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所