一種復合改性膨潤土的制作方法
【專利摘要】一種復合改性膨潤土，成分及含量為：磺化硫雜杯[4]芳烴4.23～10.4wt%，十六烷基三甲基溴化銨1.69～10.35wt%和鈣基膨潤土79.25～94.08wt%。其制備方法：1、稱取鈣基膨潤土，干燥4小時過目篩后待用；2、稱取十六烷基三甲基溴化銨溶于去離子水中，超聲振蕩得到十六烷基三甲基溴化銨水溶液；3、將上述干燥過篩后的膨潤土加入十六烷基三甲基溴化銨水溶液中攪拌；4、加入磺化硫雜杯[4]芳烴，攪拌，過濾分離，清水沖洗，干燥，即得到復合改性膨潤土。本發(fā)明能在堿金屬和堿土金屬共存條件下，實現(xiàn)對水中重金屬的選擇性去除，其對水中低濃度的重金屬也有較好的吸附效果。
【專利說明】一種復合改性膨潤土

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復合改性膨潤土。

【背景技術】
[0002]隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，大量工業(yè)化學物質(zhì)被排入到江河湖海等水體中，對水體環(huán)境造成了嚴重污染，并日益危及到民眾的身體健康。目前水污染治理問題已成為我國政府亟待解決的重要問題之一。
[0003]現(xiàn)有的污水處理常用方法有物理化學法、化學法和生化法，但這些方法工藝復雜、成本較高且效率較低。研宄表明利用吸附材料(如活性碳，膨潤土和分子篩等)吸附污水中的污染物，是解決水環(huán)境污染的一種高效便捷的處理方法。膨潤土是一種由納米級顆粒組成的層狀鋁硅酸鹽粘土礦物，具有特殊的吸水膨脹性和離子交換性能，比表面積大、層間距可控。由于其獨特的結構效應，膨潤土對環(huán)境污染物具有較強的吸附能力，并可循環(huán)再生、重復使用，因而在污水處理領域有著廣泛的應用前景。膨潤土可分為鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鎂基膨潤土等，其吸附去除水中污染物的途徑主要有以下幾種:一是表面吸附，其吸附容量和表面積、孔容有關；二是表面絡合，其吸附容量與膨潤土表面S1-O/Al-O基的數(shù)量及其與被吸附物的鍵合能力有關；三是層間陽離子交換，其吸附容量與陽離子交換容量(CEC)有關；四是層間有機相分配，其吸附容量與膨潤土內(nèi)的有機質(zhì)含量有關。雖然膨潤土已具有較好的污染物吸附性能，但在某些特殊環(huán)境條件下，其對污染物的吸附能力還有待提高。如膨潤土沒有選擇性吸附能力，當堿金屬或堿土金屬等這些無害金屬離子共存條件下，其對水中重金屬的選擇性吸附能力有限；另外當水中重金屬濃度較低是，其吸附效果也不理想。因此，需要對膨潤土進行改性處理，以提高其吸附能力。改性膨潤土的常用方法:一是利用表面活性劑或有機分子對膨潤土進行有機化改性，增加其有機碳含量，使其表面親水性或疏水性改變，以增強其對某類污染物的吸附能力；其次是利用其間層易膨脹性，在層間引入其他大分子結構的聚合物，增大膨潤土片層結構之間的距離，這樣既擴大了層間儲容空間，又增大了比表面積，從而增加對污染物的吸附容量；此外，酸活化、熱活化也是簡單和有效的膨潤土改性方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了提供一種復合改性膨潤土。該改性膨潤土能在堿金屬和堿土金屬共存條件下，實現(xiàn)對水中重金屬的選擇性去除，其對水中低濃度的重金屬也有較好的吸附效果。
[0005]本發(fā)明提供的一種復合改性膨潤土，包括磺化硫雜杯[4]芳烴、十六烷基三甲基溴化銨和鈣基膨潤土，其含量以重量百分比計為:磺化硫雜杯[4]芳烴4.23?10.4wt%,十六烷基三甲基溴化銨1.69?10.35wt%和鈣基膨潤土 79.25?94.08wt%。其制備方法為:
1.稱取重量百分比為79.25?94.08wt%的鈣基膨潤土，50 °C下干燥4小時，過100-200目篩后待用。
[0006]2.稱取重量百分比為1.69?10.35wt%的十六烷基三甲基溴化銨，將其溶于200毫升去離子水中，超聲振蕩I小時，得到十六烷基三甲基溴化銨水溶液。
[0007]3.將上述干燥過篩后的膨潤土加入十六烷基三甲基溴化銨水溶液中，在25°C下攪拌24小時。
[0008]4.然后加入重量百分比為4.23?10.4wt%的磺化硫雜杯[4]芳烴，在25°C下攪拌24小時，最后過濾分離，清水沖洗3次，50°C下干燥4小時，即得到復合改性膨潤土。
[0009]本發(fā)明中關鍵的活性組分是磺化硫雜杯[4]芳烴，英文簡稱TCAS，它是由四個磺酸苯酚單元通過橋聯(lián)硫原子在酚羥基鄰位連接而構成的一種環(huán)狀低聚物，其分子下沿空腔能憑借酚羥氧與橋聯(lián)硫原子的協(xié)同配位作用，選擇性地絡合Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+和Ni 2+等軟酸類重金屬離子(軟硬酸堿理論)，而對于K+、Na+、Ca2+、Mg2+等硬酸類堿金屬和堿土金屬離子沒有結合作用。因此，采用經(jīng)磺化硫雜杯[4]芳烴對膨潤土進行表面改性，將使其具備在堿金屬和堿土金屬共存條件下，對水中重金屬的選擇性去除能力。然后由于鈣基膨潤土本身帶負電性，而磺化硫雜杯[4]芳烴也顯負電性，兩者難以相互結合，需要對膨潤土做分步驟復合改性處理。因此，本發(fā)明先采用正電性的十六烷基三甲基溴化銨先對鈣基膨潤土表面進行改性，使膨潤土表面帶正電性，然后再用磺化硫雜杯[4]芳烴對其進行改性處理。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點是膨潤土的改性方法簡單，改性后的膨潤土能在堿金屬和堿土金屬共存條件下，實現(xiàn)對水中重金屬的選擇性去除，其對水中低濃度的重金屬也有較好的吸附效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為改性膨潤土與未改性膨潤土對低濃度銅離子的去除效果對比圖。
[0012]圖2為改性膨潤土與未改性膨潤土對低濃度鉛離子的去除效果對比圖。
[0013]圖3為其它金屬離子共存條件下改性膨潤土對重金屬的去除效果。

【具體實施方式】
[0014]實施例1
一種復合改性膨潤土，包括磺化硫雜杯[4]芳烴、十六烷基三甲基溴化銨和鈣基膨潤土，其含量為:磺化硫雜杯[4]芳烴4.23克，十六烷基三甲基溴化銨1.69克和鈣基膨潤土94.08克。其制備方法為:
1.稱取94.08克鈣基膨潤土，50°C下干燥4小時，過100-200目篩后待用。
[0015]2.稱取1.69克十六烷基三甲基溴化銨，將其溶于200毫升去離子水中，超聲振蕩I小時，得到十六烷基三甲基溴化銨水溶液。
[0016]3.將上述干燥過篩后的膨潤土加入十六烷基三甲基溴化銨水溶液中，在25°C下攪拌24小時。
[0017]4.然后加入4.23克磺化硫雜杯[4]芳烴，在25°C下攪拌24小時，最后過濾分離，清水沖洗3次，50°C下干燥4小時，即得到復合改性膨潤土。
[0018]圖1?3為實施例1所制得的改性膨潤土與未改性膨潤土去除重金屬的效果圖。從圖1和圖2中可以看出，改性膨潤土的重金屬去除效果相對于未改性膨潤土有較大幅度的提升，并且提升的幅度隨著重金屬濃度的降低而顯著加大，說明改性膨潤土具備對低濃度重金屬的較好去除效果。圖3可以看出，在K+、Na+、Ca2+、Mg2+等堿金屬和堿土金屬共存條件下，改性膨潤土對Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+四種重金屬都有很強的去除效果，去除率都超過90%，而其對K+、Na+、Ca2+、Mg2+等的去除效果不到20%，說明改性膨潤土具備了對重金屬的選擇性吸附去除能力。
[0019]實施例2
一種復合改性膨潤土，包括磺化硫雜杯[4]芳烴、十六烷基三甲基溴化銨和鈣基膨潤土，其含量為:磺化硫雜杯[4]芳烴10.4克，十六烷基三甲基溴化銨10.35克和鈣基膨潤土79.25克。其制備方法為:
1.稱取79.25克鈣基膨潤土，50°C下干燥4小時，過100-200目篩后待用。
[0020]2.稱取10.35克十六烷基三甲基溴化銨，將其溶于200毫升去離子水中，超聲振蕩I小時，得到十六烷基三甲基溴化銨水溶液。
[0021]3.將上述干燥過篩后的膨潤土加入十六烷基三甲基溴化銨水溶液中，在25°C下攪拌24小時。
[0022]4.然后加入10.4克磺化硫雜杯[4]芳烴，在25°C下攪拌24小時，最后過濾分離，清水沖洗3次，50°C下干燥4小時，即得到復合改性膨潤土。
[0023]實施例3
一種復合改性膨潤土，包括磺化硫雜杯[4]芳烴、十六烷基三甲基溴化銨和鈣基膨潤土，其含量為:磺化硫雜杯[4]芳烴7克，十六烷基三甲基溴化銨5克和鈣基膨潤土 88克。其制備方法為:
1.稱取88克鈣基膨潤土，50°C下干燥4小時，過100-200目篩后待用。
[0024]2.稱取5克十六烷基三甲基溴化銨，將其溶于200毫升去離子水中，超聲振蕩I小時，得到十六烷基三甲基溴化銨水溶液。
[0025]3.將上述干燥過篩后的膨潤土加入十六烷基三甲基溴化銨水溶液中，在25°C下攪拌24小時。
[0026]4.然后加入7克磺化硫雜杯[4]芳徑，在25°C下攪拌24小時，最后過濾分離，清水沖洗3次，50°C下干燥4小時，即得到復合改性膨潤土。
[0027]實施例4
一種復合改性膨潤土，包括磺化硫雜杯[4]芳烴、十六烷基三甲基溴化銨和鈣基膨潤土，其含量為:磺化硫雜杯[4]芳烴8克，十六烷基三甲基溴化銨6克和鈣基膨潤土 86克。其制備方法為:
1.稱取86克鈣基膨潤土，50°C下干燥4小時，過100-200目篩后待用。
[0028]2.稱取6克十六烷基三甲基溴化銨，將其溶于200毫升去離子水中，超聲振蕩I小時，得到十六烷基三甲基溴化銨水溶液。
[0029]3.將上述干燥過篩后的膨潤土加入十六烷基三甲基溴化銨水溶液中，在25°C下攪拌24小時。
[0030]4.然后加入8克磺化硫雜杯[4]芳徑，在25°C下攪拌24小時，最后過濾分離，清水沖洗3次，50°C下干燥4小時，即得到復合改性膨潤土。
[0031]實施例5 一種復合改性膨潤土，包括磺化硫雜杯[4]芳烴、十六烷基三甲基溴化銨和鈣基膨潤土，其含量為:磺化硫雜杯[4]芳烴8克，十六烷基三甲基溴化銨10克和鈣基膨潤土 82克。其制備方法為:
1.稱取82克鈣基膨潤土，50°C下干燥4小時，過100-200目篩后待用。
[0032]2.稱取10克十六烷基三甲基溴化銨，將其溶于200毫升去離子水中，超聲振蕩I小時，得到十六烷基三甲基溴化銨水溶液。
[0033]3.將上述干燥過篩后的膨潤土加入十六烷基三甲基溴化銨水溶液中，在25°C下攪拌24小時。
[0034]4.然后加入8克磺化硫雜杯[4]芳徑，在25°C下攪拌24小時，最后過濾分離，清水沖洗3次，50°C下干燥4小時，即得到復合改性膨潤土。
【權利要求】
1.一種復合改性膨潤土，包括磺化硫雜杯[4]芳烴、十六烷基三甲基溴化銨和鈣基膨潤土，其特征是:其含量以重量百分比計為:磺化硫雜杯[4]芳烴4.23?10.4wt%，十六烷基三甲基溴化銨1.69?10.35wt%和鈣基膨潤土 79.25?94.08wt%。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種復合改性膨潤土，其特征是:其制備方法依次包括:(I)、稱取重量百分比為79.25?94.08wt%的鈣基膨潤土，50 °C下干燥4小時，過100-200目篩后待用；(2)、稱取重量百分比為1.69?10.35wt%的十六烷基三甲基溴化銨，將其溶于200毫升去離子水中，超聲振蕩I小時，得到十六烷基三甲基溴化銨水溶液；(3)、將上述干燥過篩后的膨潤土加入十六烷基三甲基溴化銨水溶液中，在25 °C下攪拌24小時；(4 )、然后加入重量百分比為4.23?10.4wt%的磺化硫雜杯[4]芳徑，在25°C下攪拌24小時，最后過濾分離，清水沖洗3次，50°C下干燥4小時，即得到復合改性膨潤土。
【文檔編號】C02F1/28GK104437384SQ201410616615
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權日:2014年11月5日
【發(fā)明者】胡曉鈞, 何苗苗, 宋雪英, 李玉雙 申請人:沈陽大學