在本申請(qǐng)中采用本領(lǐng)域通常表示方法，以S12質(zhì)量表示硅酸鈉的用量。
[0027]4.1凹凸棒石常伴生有蒙脫石、高嶺石和碳酸鹽等礦物，采用硅酸鹽和聚磷酸鹽通過(guò)吸附和電化學(xué)作用，可以使得其它物質(zhì)與凹凸棒土有效分離。凹凸棒土自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，導(dǎo)致其可以吸附大量水和分散劑，可以懸浮在溶液中，達(dá)到分離的效果。機(jī)械攪拌并超聲波處理，可以使聚集態(tài)的棒晶束打開(kāi)，充分分散。
[0028]4.2團(tuán)聚現(xiàn)象是凹凸棒土制備過(guò)程中的一個(gè)難題。凹凸棒土由于粒度小，比表面積大，表面能大，處于能量不穩(wěn)定狀態(tài)，很容易團(tuán)聚，失去凹凸棒土所具備的特性。冷凍過(guò)程中滲入團(tuán)聚體縫隙中的水分子體積膨脹，使棒晶間距增大，棒晶束解離，達(dá)到進(jìn)一步分散和抑制團(tuán)聚的目的。
[0029]4.3分散過(guò)程控制pH值10.5-12的目的是因?yàn)楸静襟E中是對(duì)于凹凸棒土的分散和提純，而不是復(fù)合改性，當(dāng)PH值低于10時(shí)會(huì)發(fā)生凹凸棒土表面復(fù)合S12的現(xiàn)象，這將影響其在吸附領(lǐng)域的應(yīng)用。通常水玻璃溶液D加入凹凸棒土后pH值不會(huì)高于12，而且過(guò)高的pH值對(duì)于凹凸棒土結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生影響。
[0030]4.4用pH值為11的NaOH溶液清洗后用去離子水洗至中性，這是為了避免娃酸鈉溶液留在凹凸棒土內(nèi)部和表面。因?yàn)楣杷徕c溶液具有較低的冰點(diǎn)，影響冷凍效果。
[0031 ]本步驟小結(jié)，本步驟將油頁(yè)巖半焦制備的硅酸鈉溶液作為提純和分散劑。
[0032]步驟 5:
分散后的5克凹凸棒土 E加入20-50mL酸性鐵溶液B中，30°C攪拌l_2h后，回流2-5h，離心，獲得處理后的溶液G，用去離子水清洗固體物至中性，80 0C干燥12h，300 °C焙燒3h，得到分散活化后的凹凸棒土 F。
[0033]步驟5說(shuō)明:
酸化是改變凹凸棒土物化性能，增加活性的重要方法。本步驟將酸性鐵溶液B作為凹凸棒土活化劑。
[0034]5.1凹凸棒土酸化活化的基本原理:在酸化過(guò)程中，凹凸棒土物化性質(zhì)的改變與凹凸棒土的成分變化以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化存在密切的關(guān)系。酸活化過(guò)程是一個(gè)H+從邊緣到中心的依次置換Mg2+、Al3+、Fe3+的過(guò)程。第一個(gè)過(guò)程，在酸作用下，凹凸棒土進(jìn)一步解離纖維束，增大比表面積，同時(shí)H+會(huì)置換八面體邊緣的Mg2+;第二個(gè)過(guò)程，酸會(huì)進(jìn)一步溶解凹凸棒土的部分八面體層，增大了凹凸棒土結(jié)構(gòu)微孔道，進(jìn)一步增大比表面積，H+從邊緣到中心的依次置換Al3+、Fe3+;第三個(gè)過(guò)程，隨著八面體進(jìn)一步被破壞，八面體層塌陷，比表面積劇減，生成二氧化硅。
[0035]因此，凹凸棒土酸活化過(guò)程中第一和第二個(gè)過(guò)程是對(duì)于活化是有利的，但是第三個(gè)過(guò)程對(duì)于活化是不利的。對(duì)于酸的活化過(guò)程盡可能避免或減少第三個(gè)過(guò)程發(fā)生。提高H+置換Al3+、Mg2+的能力，增加比表面積，提高表面所帶電荷的能力。但要降低H+置換Fe3+的能力，防止Fe3+失去八面體層塌陷，失去凹凸棒土獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)。
[0036]5.2本步驟酸化過(guò)程中參數(shù)的選擇。
[0037]這個(gè)反應(yīng)過(guò)程酸的濃度是重要的影響因素，實(shí)驗(yàn)表明:在Ih回流條件下，初始濃度HCl由lmol/L增加到3mol/L凹凸棒土 Fe3+的含量下降了 28%。提高酸的初始濃度，可以增大比表面積，但會(huì)增加八面體層塌陷的風(fēng)險(xiǎn)。
[0038]本發(fā)明通過(guò)酸性鐵溶液B節(jié)酸液中鹽酸的濃度約為1.2-1.4mol/L，可以滿足對(duì)于凹凸棒土活化的要求，而且減少在后期對(duì)于溶液G處理所需的試劑量。本步驟采用延長(zhǎng)回流時(shí)間的方式，提高H+置換Al3+、Mg2+的能力，增加比表面積，提高表面所帶電荷的能力，提高活化效果。
[0039]整個(gè)活化過(guò)程為“溫和條件下的長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)”，即前期酸性較強(qiáng)的條件下，低溫反應(yīng)，后期酸性降低后回流，這保證H+主要以置換凹凸棒土外圍的Al3+、Mg2+，避免出現(xiàn)局部反應(yīng)過(guò)快，對(duì)于內(nèi)部Fe3+的大量置換，增大塌陷的危險(xiǎn)。反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，可以使得反應(yīng)更加充分。
[0040]5.3酸性鐵溶液B的作用。
[0041]本步驟酸化過(guò)程中使用的是處理油頁(yè)巖半焦獲得的酸性鐵溶液B，這不僅僅是減少了酸的使用量，而且對(duì)于凹凸棒土的結(jié)構(gòu)具有保護(hù)作用。
[0042]隨著反應(yīng)的進(jìn)行到第二個(gè)過(guò)程后期時(shí)，酸的濃度降低，溶液中Fe3+的濃度基本保持0.05-0.30 mo 1/L范圍內(nèi)，有效的降低H+對(duì)于Fe3+置換能力，因此盡管在回流條件下，反應(yīng)事件較長(zhǎng)，也不會(huì)導(dǎo)致Fe3+的大量溶出，出現(xiàn)大量坍塌的現(xiàn)象。
[0043]5.4 熱活化。
[0044]對(duì)凹凸棒土300°C活化改性時(shí)3h，是本領(lǐng)域活化的常規(guī)手段。
[0045]本步驟小結(jié)，本步驟將油頁(yè)巖半焦制備的酸性鐵溶液不但作為活化劑，而且可以在活化過(guò)程中可以有效地保護(hù)凹凸棒土的結(jié)構(gòu)。
[0046]步驟6: 按照重量比為AlCl3:凹凸棒土為1:2-1:1的比例，將凹凸棒土F加入鋁酸液C;調(diào)節(jié)pH值為4，攪拌條件下，在l_3h內(nèi)調(diào)整pH值由4到6，攪拌lh，在l-3h內(nèi)調(diào)整pH值由6到9.5，攪拌Ih;離心、清洗，40 0C干燥24-48h，研磨至100目，所獲得的Al (OH) 3/凹凸棒土吸附劑PI。
[0047]步驟6技術(shù)說(shuō)明:本步驟操作具有活化改性和復(fù)合改性雙重作用。
[0048]6.1對(duì)于凹凸棒土的活化改性。
[0049]鋁酸液C的初始pH值1.5-3.5，這保證了添加的過(guò)程中，不會(huì)因?yàn)榘纪拱敉罠的引入PH值明顯升高，導(dǎo)致氫氧化鋁快速析出，沒(méi)有達(dá)到活化的目的。加入凹凸棒土F后調(diào)整pH值為4，在l-3h內(nèi)調(diào)整pH值由4到6，這個(gè)過(guò)程中使得凹凸棒土發(fā)生離子交換，Al3+替代凹凸棒土中的Si4+和剩余的Mg2+，各種離子替代的綜合結(jié)果是凹凸棒土常常帶負(fù)電荷，提高孔道中對(duì)于陽(yáng)離子的吸附性能，因此這個(gè)過(guò)程是一個(gè)活化改性的過(guò)程。
[0050]6.2對(duì)于凹凸棒土的復(fù)合改性。
[0051 ] 在l-3h內(nèi)調(diào)整pH值由6到9.5，調(diào)整pH值調(diào)節(jié)為中性;攪拌lh，這個(gè)過(guò)程主要是凹凸棒土鋁離子水解的作用，成為氫氧化物。并且由于凹凸棒土表面帶有負(fù)電荷，鋁氫氧化物帶有正電荷，兩種正負(fù)電荷的膠體顆粒很容易因靜電作用而實(shí)現(xiàn)納米復(fù)合，這種產(chǎn)物在吸附領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0052]本步驟小結(jié)，本步驟將油頁(yè)巖半焦制備的鋁酸液對(duì)于凹凸棒土進(jìn)行活化改性和復(fù)合改性。
[0053]步驟7:
按照重量比為FeCl3:凹凸棒土為1:2-1:1的比例，將凹凸棒土F加入酸性鐵溶液B;調(diào)節(jié)pH值為4，攪拌條件下，在I _3h內(nèi)調(diào)整pH值由4到7，攪拌Ih，在I _3h內(nèi)調(diào)整pH值由6到11，攪拌Ih;離心、清洗，400C干燥24-48h，研磨至100目，所獲得Fe(OH)3/凹凸棒土吸附劑P2。
[0054]步驟8:
按照重量比為S12:凹凸棒土 1: 3-3:1的比例，將凹凸棒土F加入水玻璃溶液D，20 °C超聲0.5-3h，升溫至80 0C，調(diào)整pH值為11后，調(diào)整pH值由11到9的過(guò)程用時(shí)I _2h，熟化Ih，調(diào)整pH值由9到6的過(guò)程用時(shí)1-2h，熟化6h，清洗，60°C干燥12-24h;獲得5丨02/凹凸棒土卩3。
[0055]步驟8技術(shù)說(shuō)明:二氧化硅改性的凹凸棒土主要作用是對(duì)于凹凸棒土補(bǔ)強(qiáng)和增白，可以根據(jù)凹凸棒土實(shí)際情況調(diào)整硅酸鈉和凹凸棒土的實(shí)際用量。
[0056]將凹凸棒土F加入水玻璃溶液D中，因?yàn)樗Ａ芤壕哂休^強(qiáng)的堿性，添加的過(guò)程中，不會(huì)因?yàn)榘纪拱敉罠的引入pH值明顯降低，導(dǎo)致硅酸快速析出。pH值為10.5左右就會(huì)有少量的硅酸生成，調(diào)整pH值由11到9的過(guò)程緩慢可以保證硅酸生長(zhǎng)在凹凸棒土表面，快速添加會(huì)出現(xiàn)局部PH值偏低，硅酸沒(méi)有附著在凹凸棒土表面，達(dá)不到補(bǔ)強(qiáng)和增白的作用。同樣調(diào)整pH值由9到6的過(guò)程用時(shí)1-2h。
[0057]本步驟小結(jié)，本步驟將油頁(yè)巖半焦制備的水玻璃溶液對(duì)于凹凸棒土進(jìn)行復(fù)合改性。
[0058]步驟9:
按照每克凹凸棒土F加入3-30mL去離子水的比例，將凹凸棒土放于去離子水中超聲0.5-2h，按凹凸棒土比炭材料A質(zhì)量比為1: 1-1:1O比例加入炭材料A，超聲I h，攪拌I _3h，過(guò)濾，105 °C干燥3-5h，獲得活性炭/凹凸棒土復(fù)合材料P4。
[0059]步驟9技術(shù)說(shuō)明: 凹凸棒土和活性炭都具有除臭除味、除重金屬離子的作用，此外凹凸棒土可以除致癌物質(zhì)，吸除黃曲霉素的作用。去除硅、鋁、鐵等無(wú)機(jī)質(zhì)后的炭材料，等同于去除了模板劑，因此具