一種二巰基丙醇改性粘土礦物材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦物材料技術(shù)及重金屬治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二巰基丙醇改性粘土礦物材料及其制備方法與其在重金屬治理方面的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)化進(jìn)程和人口的不斷增加，由各種因素引起的水污染亦日趨嚴(yán)重，尤其是重金屬污染，已成為世界性的環(huán)境治理難題。重金屬是一類危害特別嚴(yán)重的污染物，其中汞的毒性最大，被人們稱為“五毒”之首。燃燒煤、石油等化石燃料以及金屬冶煉、電器行業(yè)等行業(yè)廢水的排放都向大氣和水環(huán)境中排放了大量的汞，汞進(jìn)入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后會存留、轉(zhuǎn)移和富集，通過與蛋白質(zhì)的疏基的結(jié)合，對人類的健康造成巨大的危害。汞作為一種劇毒、高揮發(fā)性、在生物體內(nèi)易于沉積且滯留時(shí)間長的物質(zhì)，在環(huán)保領(lǐng)域越來越受到重視。
[0003]對于含汞廢水，常用的處理方法有化學(xué)沉淀法、混凝法、離子交換法和吸附法等。每種方法各有優(yōu)劣，其中吸附法因操作簡單、成本低廉、去除效果好、吸附劑可以循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)在重金屬廢水處理中得以廣泛應(yīng)用。吸附法處理的效果與吸附劑的性能有很大的關(guān)系。蒙脫石、蛭石等粘土礦物是一種層狀鋁硅酸鹽礦物，層間域中含有水分子和可交換的陽離子，具有良好的陽離子交換性和吸附性。粘土礦物具有儲量豐富、價(jià)格低廉、較高的比表面積和環(huán)境友好性等特點(diǎn)，作為一種良好的吸附材料在廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0004]近年來出現(xiàn)的對粘土礦物有機(jī)改性的報(bào)道和專利主要集中于表面活性劑對粘土礦物的插層改性。傳統(tǒng)的有機(jī)改性的粘土礦物研宄在環(huán)境治理與修復(fù)方面的使用并不令人滿意。首先，有機(jī)改性采用的多為具有較大生物毒性的陽離子型表面活性劑，有一定的環(huán)境危害性。其次，有機(jī)改性后材料的疏水性增強(qiáng)，吸附有機(jī)污染物的能力增大，但對重金屬的吸附效果不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種二巰基丙醇改性粘土礦物材料的制備方法；
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供上述制備方法得到的二巰基丙醇改性粘土礦物材料，其具有吸附效果好、速度快及成本低廉的優(yōu)點(diǎn)；
[0007]本發(fā)明的再一目的在于提供上述二巰基丙醇改性粘土礦物材料在重金屬廢水治理技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0009]一種二巰基丙醇改性粘土礦物材料的制備方法，包括如下步驟:
[0010](I)將粘土礦物加入無水乙醇中配制成懸浮液，將懸浮液進(jìn)行超聲分散處理；
[0011]因二巰基丙醇水溶液不穩(wěn)定，易分解，且二巰基丙醇極易溶于甲醇、乙醇、苯甲酸和植物油，出于安全性和可操作性考慮，采用無水乙醇做溶劑；
[0012](2)在超聲分散處理后的懸浮液中加入改性劑二巰基丙醇，混合均勻后調(diào)節(jié)pH值至酸性，然后回流反應(yīng)，得到改性產(chǎn)物溶液；
[0013](3)將所得改性產(chǎn)物溶液進(jìn)行離心，離心所得沉淀洗滌至中性，然后干燥，研磨過篩得到所述二巰基丙醇改性粘土礦物材料。
[0014]優(yōu)選的，步驟(I)所述粘土礦物為蒙脫石或蛭石中的一種；
[0015]優(yōu)選的，步驟(I)所述粘土礦物由粘土礦物原土經(jīng)沉淀法進(jìn)行提純，干燥后研磨過200目篩制得；
[0016]優(yōu)選的，步驟⑴所述懸浮液中粘土礦物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%?10% ；
[0017]優(yōu)選的，步驟⑴所述超聲分散處理的溫度為55?60 °C，處理時(shí)間為10?20min ；
[0018]優(yōu)選的，步驟(2)所述二巰基丙醇按照其摩爾量與步驟(I)所述粘土礦物質(zhì)量的比例為η二巰基丙醇:m粘土礦物=0.8?2.6mmol/g進(jìn)行投加:
[0019]優(yōu)選的，步驟⑵所述調(diào)節(jié)pH值至酸性為調(diào)節(jié)pH值至I?4 ;
[0020]優(yōu)選的，步驟⑵所述回流反應(yīng)為在80°C?90°C條件下回流18?20h ;
[0021]優(yōu)選的，步驟(3)所述離心為在4000rpm轉(zhuǎn)速下離心5?1min ；
[0022]優(yōu)選的，步驟(3)所述洗滌采用無水乙醇進(jìn)行洗滌；
[0023]優(yōu)選的，步驟(3)所述干燥為在60?65°C下真空干燥20?24h。
[0024]根據(jù)上述制備方法可得到一種二巰基丙醇改性粘土礦物材料。
[0025]所述二巰基丙醇改性粘土礦物材料可應(yīng)用于重金屬廢水治理技術(shù)領(lǐng)域；
[0026]優(yōu)選的，所述二巰基丙醇改性粘土礦物材料作為吸附劑用于汞污染廢水治理技術(shù)領(lǐng)域。
[0027]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0028](I)本發(fā)明所制備的二巰基丙醇改性粘土礦物材料可用于吸附重金屬離子Hg( II )，用量少，吸附容量大，吸附速率快，能較快地對Hg( II )進(jìn)行去除，適合用于水中有毒有害的重金屬離子Hg( II )的處理，應(yīng)用前景廣闊。
[0029](2)本發(fā)明使用天然粘土礦物作為載體，來源廣泛，具有無毒、成本低廉、過程容易控制、制備的材料性能良好的特點(diǎn)。
[0030](3)本發(fā)明所述方法的制備過程簡單，投資少，無需特殊專用設(shè)備，利于對粘土礦物的有效利用。
【附圖說明】
[0031]圖1為實(shí)施例1制備的二巰基丙醇改性蛭石材料和蛭石原礦的紅外圖譜；其中，曲線a是蛭石原礦的紅外圖譜，曲線b是實(shí)施例1制備的二巰基丙醇改性蛭石材料的紅外圖
■]並曰O
[0032]圖2為不同pH值下二巰基丙醇改性蛭石材料及蛭石原礦對Hg ( II )的吸附曲線圖；其中，曲線a是蛭石原礦的吸附曲線，曲線b是二巰基丙醇改性蛭石材料的吸附曲線。
[0033]圖3為不同時(shí)間內(nèi)二巰基丙醇改性蛭石材料及蛭石原礦對Hg( II )的吸附曲線圖；其中，曲線a是蛭石原礦的吸附曲線，曲線b是二巰基丙醇改性蛭石材料的吸附曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0035]實(shí)施例1
[0036]一種二巰基丙醇改性粘土礦物材料，采用二巰基丙醇對蛭石進(jìn)行改性，具體步驟如下:
[0037](I)稱取5g經(jīng)研磨并過200目篩處理后的蛭石加入到10mL無水乙醇中制成濃度為5%的懸浮液，該懸浮液在60°C條件下超聲波處理1min ；
[0038](2)按η二疏基丙醇:mg石=2.565mmol/g的比例向懸浮液中加入12.825mmol 二巰基丙醇，然后用0.lmol/L的HCl和NaOH調(diào)節(jié)懸浮液的pH至1，在80°C條件下回流20h，得到改性產(chǎn)物溶液；
[0039](3)將所得改性產(chǎn)物溶液置于離心機(jī)中以4000rpm離心5min去除上清液，然后將所得沉淀用無水乙醇清洗6次，使pH值接近7，再于60°C條件下真空干燥24h，研磨過200目篩，即得到二巰基丙醇改性蛭石材料。
[0040]對制備的產(chǎn)物二巰基丙醇改性蛭石材料和原料蛭石原礦進(jìn)行紅外分析，所得紅外圖譜如圖1所示，其中曲線a是蛭石原礦的紅外圖譜，曲線b是實(shí)施例1制備的二巰基丙醇改性蛭石材料的紅外圖譜。從圖1中可以看出，二巰基丙醇改性后的蛭石材料(b)仍然顯示出蛭石原礦的特征吸收峰，說明改性后材料的結(jié)構(gòu)沒有遭到破壞，蛭石的骨架沒有明顯的變化。改性后蛭石在1427CHT1出現(xiàn)的峰為-CH 3的彎曲振動(dòng)或-OH的面內(nèi)變形振動(dòng)，在603CHT1出現(xiàn)的峰為C-O的伸縮振動(dòng)，這些都是二巰基丙醇的特征峰，說明二巰基丙醇改性蛭石成功。
[0041]將氯化汞(HgCl2)溶解于蒸餾水中，配制濃度為5mg/L的Hg( II )溶液；分別稱取0.05g蛭石原礦和實(shí)施例1所得二巰基丙醇改性蛭石材料于聚四氟乙烯塑料瓶中，移取25mL配制好的Hg( II )溶液，充分混合后置于30°C水浴恒溫振蕩器上振蕩24h，分別取上清液用原子吸收分光光度計(jì)測定溶液中Hg( II )的濃度。
[0042]測得二巰基丙醇改性蛭石材料吸附平衡后Hg ( II )濃度為0.04mg/L，對Hg ( II )的去除率高達(dá)99%;而蛭石原礦吸附平衡后H