一種月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸附劑的制備方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，適于含油污水的除油凈化，特別涉及一種月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂的制備方法及其在水處理中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]月桂酰胺丙基甜菜堿，無色透明黏稠液體，易溶于水，具有優(yōu)良的性能，極低刺激性的兩性表面活性劑，可廣泛與陽離子、陰離子、非離子表面活性劑配伍，具有理想的洗滌、抗靜電和殺菌作用，對皮膚作用溫和，泡沫豐富而穩(wěn)定，并且有良好的粘度調(diào)節(jié)作用。本品是一種雙官能團化合物，含烷基官能團和酰胺基官能團，具有優(yōu)良的吸油性能。用月桂酰胺丙基甜菜堿改性的材料具有很強的親油性，是很好的吸油材料。
[0003]隨著我國工業(yè)化的飛速發(fā)展，對石油的需求量越來越大，油品的使用越來月廣泛，產(chǎn)生了大量的含有污水。含油廢水主要來源于石油工業(yè)的采油、煉油、貯油、運輸以及石油化工生產(chǎn)等過程，油品進入水體后，會在表層形成水膜，阻止氧氣溶入水體，從而導(dǎo)致水體缺氧、生物死亡、造成嚴重的環(huán)境污染。目前我國頒布的《中華人民共和國海洋環(huán)境保護法》等法規(guī)規(guī)定，含油廢水最高允許排放濃度為10 mg/L。所以，含油廢水的處理成為當下石油化工產(chǎn)業(yè)和環(huán)境保護等多個領(lǐng)域亟待解決的問題。吸附法是眾多處理工藝中的一種，近年來國內(nèi)外許多學(xué)者對吸附法處理含油廢水的研究多集中在提高吸附劑的吸附效率，探究吸附劑的改性方法等。其吸附法具有工藝簡單，吸附率高，適用范圍廣，性質(zhì)穩(wěn)定等特點在污水處理中得到廣泛應(yīng)用。用于含油廢水吸附的吸附劑有活性炭、膨脹石墨、改性膨潤土、改性粉煤灰、蛇紋石、凹凸棒石、沸石等。高賽男等研究了采油廢水生物處理法出水活性炭吸附試驗，(高賽男等.采油廢水生物處理法出水活性炭吸附試驗研究.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010-12,33(12): 56 - 65);王淑釗等研究了膨脹石墨對含油廢水的吸附性能，(王淑釗等.膨脹石墨對含油廢水的吸附性能研究.科技創(chuàng)新導(dǎo)報.2012 (22):7-8);舒明勇等研究了改性膨潤土處理乳化液廢水的試驗，舒明勇等.改性膨潤土處理乳化液廢水的試驗研究.化學(xué)工程師，2012(8):34-38);鄧慧等研究了粉煤灰去除含油廢水的應(yīng)用，(鄧慧等我國利用粉煤灰去除含油廢水的應(yīng)用研究.粉煤灰，2012(3): 10-14)。
[0004]資源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為當今世界的兩大主要問題，因此，利用天然資源，開發(fā)可行的、綠色經(jīng)濟、環(huán)境友好型產(chǎn)品和技術(shù)將成為可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢，可以加強我國應(yīng)對突發(fā)性嚴重污染事件的應(yīng)變處理能力，對環(huán)境保護、維持生態(tài)平衡，維護社會安全與穩(wěn)定具有十分重要的作用。砂是天然、廉價易得的硅酸鹽類礦物，砂是具有一種堅硬、耐磨、化學(xué)性能穩(wěn)定的硅酸鹽礦物，其主要礦物成分是S12，砂的顏色為乳白色、或無色半透明狀、或淡黃色，硬度7，性脆無解理，貝殼狀斷口，油脂光澤，其化學(xué)、熱學(xué)和機械性能具有明顯的異向性，不溶于酸，微溶于堿溶液，熔點1750°C。本申請對砂進行化學(xué)改性制備一種吸油的材料用于污水的水處理中，開發(fā)砂的新用途。
[0005]采用吸附劑處理污水中的油污染，中國專利CN102059097 B中公開了一種溢油污染吸附材料蒙脫石的制備方法，其特征:將蒙脫石配成懸濁液，水土質(zhì)量比例為10:1?20:1;加入綠色表面活性劑十二烷基甜菜堿(BS-12)或十二烷基磺基甜菜堿(SB-12)攪拌5?1min;使之分散均勻;超聲波處理10?20 min;固液分離，干燥粉碎。梁衛(wèi)東等，研究了乙烯基三乙氧基硅烷改性凸凹棒土多孔親油材料的制備及吸附性能，(梁衛(wèi)東等，乙烯基三乙氧基硅烷改性凸凹棒土多孔親油材料的制備及吸附性能。非金屬礦，2013，36(5): 57-59);該材料可重復(fù)使用，吸附劑有對廢水中油的吸附容量報道中沒有給出。
[0006]經(jīng)檢索，未見使用月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂吸附材料制備方法，并將其應(yīng)用到污水處理中油的吸附報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的之一是提供一種月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂的制備方法，另一目的是將制備的月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂作為吸附劑應(yīng)用到廢水處理中。
[0008]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0009]—種月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂的制備方法，其特征在于該方法具有以下工藝步驟:
(1)砂的預(yù)處理:將河沙或海砂用80-100目的篩子過篩，用水洗滌，干燥，得到預(yù)處理砂；
(2)環(huán)氧基化砂:在反應(yīng)器中，按如下組成質(zhì)量百分比加入42?52%的無水乙醇，18?28%的γ —(2，3_環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，攪拌溶解，再加入25?35%的預(yù)處理砂，各組分之和為百分之百，溫度升至60±2°C，攪拌反應(yīng)I?2 h，冷卻后，固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，干燥，得到環(huán)氧基化砂；
(3)月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂制備方法:在反應(yīng)器中，按如下組成質(zhì)量百分比加入50?60%的去離子水，6?15%的月桂酰胺丙基甜菜堿，攪拌溶解，再加入31?40%的環(huán)氧基化砂，各組分之和為百分之百，攪拌均勻后置于50kHz超聲波中處理20~30 min，取出后固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，干燥，得到月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂。
[0010]步驟(2)中所述固液分離后的濾液再添加5?10%質(zhì)量百分比的γ —(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷后，可繼續(xù)使用。
[0011]步驟(3)中所述固液分離后的濾液再添加2~5%質(zhì)量百分比的月桂酰胺丙基甜菜堿后，可繼續(xù)使用。
[0012]本發(fā)明的另一目的是提供將制備的月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂作為吸附劑應(yīng)用到廢水中油脂處理，廢水中油脂包括:原油、柴油、潤滑油、機油、植物油、汽油。
[0013]使用方法包括靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附:將制備好的月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂用去離子水浸泡40min，按靜態(tài)法吸附；按動態(tài)法吸附，將吸附劑裝入吸附柱，含油脂的廢水以流速為5.0 mL/min通過。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點及效果是:
(1)本發(fā)明獲得的月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的機械強度，吸附容量大，最大吸附容量189.2mg/g，反復(fù)使用次數(shù)可達10次以上；
(2)本發(fā)明獲得的月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂對水體中各種油脂(如原油、柴油、潤滑油、機油、植物油、汽油等)均有較好吸附和洗脫，吸附效率高，吸附的速度快，解吸性能好，能夠在較寬的酸堿范圍內(nèi)使用；
(3)合成的過程要求的條件容易控制，能耗低，操作簡單，再生資源利用，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
(1)砂的預(yù)處理:將河沙或海砂用80-100目的篩子過篩，用水洗滌，干燥，得到預(yù)處理砂；
(2)環(huán)氧基化砂:在反應(yīng)器中，分別加入無水乙醇:60mL，γ —(2，3_環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷:22 mL，攪拌溶解，再加入預(yù)處理砂:30g，溫度升至60±2°C，攪拌反應(yīng)1.5 h，冷卻后，固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，干燥，得到環(huán)氧基化砂；
(3)月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂制備方法:在反應(yīng)器中，分別加入去離子水:55mL，月桂酰胺丙基甜菜堿:10g，攪拌溶解，再加入環(huán)氧基化砂:35g，攪拌均勻后置于50kHz超聲波中處理25 min，取出后固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，干燥，得到月桂酰胺丙基甜菜堿改性砂。
[0016]實施例2
(1)砂的預(yù)處理:將河沙或海砂用80-100目的篩子過篩，用水洗滌，干燥，得到預(yù)處理砂；
(2)環(huán)氧基化砂:在反應(yīng)器中，分別加入無水乙醇:53mL，γ —(2，3_環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷