一種水處理用粘土礦吸附材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新的吸附材料及其制備方法，涉及一種利用粘土礦柱撐改性后得到的吸附材料。本發(fā)明的目的之一在于提供一種用于水處理的吸附材料，包括由含有蒙皂類(lèi)結(jié)構(gòu)的粘土礦懸濁液通過(guò)柱化劑柱撐改性后得到的柱撐粘土，所述柱化劑為鋁三十巨聚陽(yáng)離子。所述粘土礦包括蒙脫石、膨潤(rùn)土中的一種或兩種。所述柱化劑優(yōu)選含有雙keggin結(jié)構(gòu)的鋁三十巨聚陽(yáng)離子。本發(fā)明的另一目的在于提供一種以鋁三十巨聚陽(yáng)離子柱撐改性粘土礦制備吸附材料的制備方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種吸附材料及其制備方法，尤其是涉及一種利用粘土礦柱撐改性后 得到的吸附材料。 一種水處理用粘土礦吸附材料及其制備方法

【背景技術(shù)】
[0002] 水和廢水的處理及其再利用已成為人類(lèi)面臨的日益重要的課題。在當(dāng)今水處理技 術(shù)領(lǐng)域中，吸附是一種常用的工藝。目前主要使用的吸附材料是活性炭，但是價(jià)格成本較 高。我國(guó)有豐富的膨潤(rùn)土礦藏，利用其開(kāi)發(fā)優(yōu)良吸附性能水處理材料，具有重要的經(jīng)濟(jì)意 義。
[0003] 膨潤(rùn)土是以蒙脫石為其主要組分的粘土礦。膨潤(rùn)土的各種性能主要體現(xiàn)了蒙脫石 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。蒙脫石呈層狀硅酸鹽，該類(lèi)硅酸鹽的基本構(gòu)造單位是Si-Ο四面體和A1_(0， 0H)或Mg-(0, 0H)八面體，蒙脫石是由兩片頂角朝里的Si-0四面體中間夾一片A1-(0,0H) 八面體組成的2 : 1型結(jié)構(gòu)，四面體的八面體靠其間共用的氧原子連接，各晶胞之間靠氧層 連接。蒙脫石具有較高的離子交換交換容量（80-120mmol/100g)及良好的吸附性能；在常 溫、常壓下，離子、水和鹽類(lèi)以及幾乎所有有機(jī)物能夠出入蒙脫石層間，形成復(fù)雜的蒙脫石 無(wú)機(jī)復(fù)合體和蒙脫石有機(jī)復(fù)合體，拓展了蒙脫石在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用。但由于膨潤(rùn)土表面硅 氧結(jié)構(gòu)極強(qiáng)的親水性及層間陽(yáng)離子的水解，故未經(jīng)改性的膨潤(rùn)土吸附處理水中有害物質(zhì)的 性能較差。為此，一般用于水處理的膨潤(rùn)土需要經(jīng)一次或兩次改性處理。
[0004] 常用改性方法是柱撐。常用的改性劑主要是如Ti、Al、Fe等鹽類(lèi)，這類(lèi)金屬鹽經(jīng)過(guò) 水解可形成無(wú)機(jī)高分子陽(yáng)離子聚合物，通常為鋁十三。由此得到的柱撐改性吸附材料，其比 表面積和吸附能力有一定提高，但是由于其空間尺寸較小，電荷較少，改進(jìn)程度不能完全滿 足應(yīng)用需求，并且不具有混凝作用，不利于發(fā)揮吸附材料的吸附凈化作用。
[0005] 為此，需要進(jìn)一步提商和改善粘土礦吸附材料的吸附性能，以提商水和廢水處理 效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種用于水處理的吸附材料，包括由含有蒙皂類(lèi)結(jié)構(gòu) 的粘土礦懸濁液通過(guò)柱化劑柱撐改性后得到的柱撐粘土，所述柱化劑為鋁三十巨聚陽(yáng)離 子。所述粘土礦包括蒙脫石、膨潤(rùn)土中的一種或以上。所述粘土礦懸濁液的濃度2-3〇 Wrt%， 柱化劑與粘土礦的鋁土比在〇.5-30mmol/g之間。所述鋁土比是指柱化劑中的鋁（以mmol A1計(jì)量）和粘土礦中的土（以g計(jì)量）的比值在0· 5mmol/g至30mmol/g之間。所述柱化 劑優(yōu)選含有雙keggin結(jié)構(gòu)的鋁三十巨聚陽(yáng)離子。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種以鋁三十巨聚陽(yáng)離子柱撐改性粘土礦制備吸附 材料的制備方法，具體包括如下步驟：
[0008] (1)在密閉反應(yīng)釜內(nèi)對(duì)聚合氯化鋁進(jìn)行恒溫熟化，所述恒溫為80?100°C，熟化過(guò) 程持續(xù)10?48小時(shí)。（2)然后添加濃度為2-3〇 Wrt%的粘土礦懸濁液，持續(xù)攪拌1?8小 時(shí)，進(jìn)行柱撐改性，控制鋁土比在0. 5-30mmol/g之間。改性反應(yīng)溫度控制在20-80°C之間。
[0009] (3)最后將離心分離得到的固體進(jìn)行烘干，優(yōu)選在40-80°C溫度下烘干，得到本發(fā) 明所述的吸附材料。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明所述的吸附材料，同時(shí)兼具吸附和混凝作用，能夠發(fā)揮獨(dú)特吸附混凝 性能。其表面積和吸附容量得到極大增強(qiáng)，并能發(fā)揮柱化劑原有的絮凝性能。吸附材料產(chǎn) 品層間距增加了 10-20%，比表面積增加了 50-200%，吸附容量增加了 50-300%。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，首次利用了新發(fā)現(xiàn)的巨聚陽(yáng)離子鋁三十的雙keggin 結(jié)構(gòu)以及由此形成的獨(dú)特的巨型空間結(jié)構(gòu)和高的電荷，將巨聚陽(yáng)離子鋁三十作為柱化劑進(jìn) 行粘土改性，使得吸附材料中粘土礦層的間距進(jìn)一步拉大，雙電層進(jìn)一步壓縮，比表面積有 效增加，從而吸附效果有效增強(qiáng)，同時(shí)又能發(fā)揮鋁三十的絮凝性能，從而提高新型吸附材料 的吸附混凝效果。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為本發(fā)明所述制備方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0014] 實(shí)施例1
[0015] 在密閉反應(yīng)釜內(nèi)對(duì)聚合氯化鋁進(jìn)行恒溫熟化，溫度控制為90°C，熟化36小時(shí)后， 按比例添加濃度為lOwrt%的膨潤(rùn)土粘土礦懸池液，使反應(yīng)荃中的錯(cuò)土比為6mmol/g，室溫 下攪拌8小時(shí)，使物料充分混合。最后進(jìn)行離心分離，在60°C溫度下烘干得到所述吸附材 料。
[0016] 相較于改性前，所得膨潤(rùn)土的層間距增加12%，比表面積增加55%。
[0017] 實(shí)施例2
[0018] 在密閉反應(yīng)釜內(nèi)對(duì)聚合氯化鋁進(jìn)行恒溫熟化，溫度控制為95°C，熟化15小時(shí)后， 按比例添加濃度為lOwrt%的蒙脫石粘土礦懸濁液，使反應(yīng)釜中鋁土比為30mm 〇l/g，60°C 溫度下攪拌2小時(shí)，使物料充分混合。最后自然冷卻到室溫，進(jìn)行離心分離，在60°C溫度下 烘干后得到所述吸附材料。
[0019] 相較于改性前，所得改性蒙脫石的層間距增加10%，比表面積增加100%。
[0020] 實(shí)施例3
[0021] 在密閉反應(yīng)釜內(nèi)對(duì)聚合氯化鋁進(jìn)行恒溫熟化，溫度控制為80°C，熟化48小時(shí)后， 按比例添加濃度為30wrt%的膨潤(rùn)土粘土礦懸濁液，使反應(yīng)釜中鋁土比為20mm 〇l/g，40°C 溫度下攪拌1小時(shí)，使物料充分混合。最后自然冷卻到室溫，進(jìn)行離心分離，在60°C溫度下 烘干后得到所述吸附材料。
[0022] 較于改性前，膨潤(rùn)土的層間距增加30%，比表面積增加80%。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于水處理的粘土礦吸附材料，其特征在于：包括由含有蒙皂類(lèi)結(jié)構(gòu)的粘土礦 懸濁液通過(guò)柱化劑柱撐改性后得到的柱撐粘土，所述柱化劑包括鋁三十巨聚陽(yáng)離子。
2. 如權(quán)利要求1所述的粘土礦吸附材料，其特征在于：所述粘土礦懸濁液的濃度為 2-30wrt%，柱化劑與粘土礦的錯(cuò)土比為0. 5_30mmol/g。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的粘土礦吸附材料，其特征在于：所述柱化劑為含有雙 keggin結(jié)構(gòu)的鋁三十巨聚陽(yáng)離子。
4. 如權(quán)利要求1所述的粘土礦吸附材料，其特征在于：所述粘土礦包括蒙脫石、膨潤(rùn)土 中的一種或兩種。
5. -種用于水處理的粘土礦吸附材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 在密閉反應(yīng)釜內(nèi)對(duì)聚合氯化鋁進(jìn)行恒溫熟化，所述恒溫為80?100°C，熟化過(guò)程持 續(xù)10?48小時(shí)，得到鋁三十巨聚陽(yáng)離子； (2) 然后往所述密閉反應(yīng)釜中添加濃度為2-3〇Wrt%的粘土礦懸濁液，持續(xù)攪拌1?8 小時(shí)，進(jìn)行柱撐改性，控制錯(cuò)土比在0. 5_30mmol/g之間； (3) 最后將通過(guò)離心分離得到的固體烘干，得到所述的吸附材料。
6. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：第（2)步驟中，所述柱撐改性階段的反 應(yīng)溫度控制在20-80°C之間。
7. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：第（1)步驟中，所述得到的鋁三十巨聚 陽(yáng)離子為含有雙keggin結(jié)構(gòu)的鋁三十巨聚陽(yáng)離子。
8. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：第（3)步驟中，是在40-80°C溫度下進(jìn) 行烘干。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK104056594SQ201410331976
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】葉長(zhǎng)青 申請(qǐng)人:南通大學(xué)