[發(fā)明專利]一種有機(jī)物與無機(jī)物復(fù)合體及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810238198.1
• 申請(qǐng)日: 2008-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN101445250A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 成杰民;楊霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B33/44
• 分類號(hào): C01B33/44;B09C1/08
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所
• 代理人: 于正河

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及用于重金屬污染土壤場(chǎng)合的原位鈍化修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域中的一種有機(jī)物與無機(jī)物復(fù)合體及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前，農(nóng)業(yè)用地中的土壤由于長期使用化肥和各種農(nóng)藥，再加上水質(zhì)的污染使土壤中的重金屬含量復(fù)雜，影響了土壤的農(nóng)業(yè)性能和質(zhì)量。長期以來，尋求一種修復(fù)土壤的原位鈍化技術(shù)越來越引起有關(guān)部門和專家的重視，特別是尋求一種利用有機(jī)物和無機(jī)物結(jié)合體，實(shí)現(xiàn)土壤原位鈍化修復(fù)功能，更有利于我國土壤質(zhì)量的提高和農(nóng)業(yè)發(fā)展。

膨潤土(Bentonite)通常是與眾多礦物伴生，以蒙脫石(Montmorillonite)為主要成分的粘土礦無機(jī)物。蒙脫石的特性決定了膨潤土的基本性能，它是由兩層硅氧四面體片和一層夾于其間的鋁(鎂)氧(羥基)八面體構(gòu)成的2∶1型層狀硅酸鹽礦物，屬單斜晶系。豬糞作為有機(jī)物，其降解產(chǎn)物的主要化學(xué)成分是有機(jī)酸，如胡敏酸、富里酸、氨基酸，或者糖類及含氮、硫雜環(huán)化合物等，它們的活性基團(tuán)有：COO-、-NH、＝NH、＝PO₄、-S-、-O-等。

晶胞片層間的幾何空間構(gòu)成了獨(dú)特的蒙脫石層間域，這是一個(gè)特殊的化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)所。通過層間交換、層間吸附、層間催化、層間聚合、層間柱撐等物理化學(xué)方法，把其它離子或化合物引入蒙脫石層間域，改變其層間域的電荷、介質(zhì)、層間距，破壞層電荷分布平衡，使其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的變化，就能夠制得不同性能的新材料。蒙脫石的層狀結(jié)構(gòu)和強(qiáng)離子交換能力使高聚物可能插層于蒙脫石片層之間達(dá)到分子水平的結(jié)合。在常溫常壓下，離子、水和鹽類以及幾乎所有有機(jī)物，都能夠進(jìn)出蒙脫石礦物的層間，形成復(fù)雜的蒙脫石無機(jī)復(fù)合體或蒙脫石有機(jī)復(fù)合體。

制備有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體的關(guān)鍵影響因素主要有原土結(jié)構(gòu)、有機(jī)物的種類、制備工藝等。蒙脫石層間有機(jī)化合物的制備工藝直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。在確定蒙脫石原料、有機(jī)材料后，制備的主要環(huán)節(jié)是有機(jī)物的加入量、反應(yīng)環(huán)境(包括體系pH值、溫度、反應(yīng)時(shí)間等)。韓麗榮等人的研究表明，改性劑用量是影響有機(jī)膨潤土吸附性能的主要因素。陳德芳等人的研究表明，有機(jī)膨潤土層間吸附水的結(jié)合力較弱，其耐熱性與有機(jī)碳鏈長度有關(guān)，碳鏈越長，分解溫度越高。童張法等詳細(xì)研究了廣西寧明膨潤土的提純、鈉化、有機(jī)化，制備了高性能的有機(jī)膨潤土。但目前把膨潤土等無機(jī)物和豬糞等有機(jī)物制成復(fù)合體用于土壤鈍化修復(fù)技術(shù)，還尚未見有成功的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)一種以鈉基膨潤土和豬糞為原料，采用濕法工藝制備符合原位固定技術(shù)的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體；通過單因素實(shí)驗(yàn)法分別改變有機(jī)物豬糞降解液的加入量、反應(yīng)時(shí)間、體系pH值和反應(yīng)溫度等四個(gè)主要影響因素，確定有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體的最佳制備技術(shù)參數(shù)；并對(duì)制備的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體的表面特性進(jìn)行分析，為商品化有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體的實(shí)際生產(chǎn)提供技術(shù)方案。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的復(fù)合體所使用的無機(jī)物膨潤土為鈉基膨潤土，其陽離子交換容量(CEC)為60mmol/100g，膨脹倍數(shù)為15ml/g，膠質(zhì)價(jià)為100ml/15g；有機(jī)物為豬糞及其降解液；試劑包括鹽酸、氫氧化鈉、硫酸銅和硝酸銀；復(fù)合體制備過程中有機(jī)物和無機(jī)物重量配比為1∶1～6。

本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)所用設(shè)備包括酸度計(jì)、磁力加熱攪拌器、電子天平、電動(dòng)離心機(jī)、微電泳儀、原子吸收分光光度計(jì)和掃描電鏡；其工藝包括豬糞降解液制備和有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體制備兩個(gè)步驟：

(1)豬糞降解液制備

取干豬糞∶水＝1∶25的重量比例裝入容器中，在25℃恒溫條件下，加入EM菌液培養(yǎng)30天，將培養(yǎng)物離心10分鐘(4000r/min)，上清液用中速定量濾紙過濾，濾液即豬糞降解液置于4℃環(huán)境下保存?zhèn)溆茫?/p>

(2)有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體制備

有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體制備采用懸浮液濕法工藝，在常溫常壓下，離子、水和鹽類以及有機(jī)物，都能夠進(jìn)出蒙脫石礦物的層間，形成復(fù)雜的蒙脫石無機(jī)復(fù)合體和蒙脫石有機(jī)復(fù)合體。

取100目細(xì)度的鈉基膨潤土礦粉，加水?dāng)嚢柚翝{狀，再緩緩加入備用的豬糞降解液，配成10％重量百分比濃度的懸浮液進(jìn)行反應(yīng)，用1.0mol/L氫氧化鈉或1.0mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)體系的pH值為3～11，在25～70℃溫度下反應(yīng)0.5～3小時(shí)后，冷卻至室溫，用水洗去未反應(yīng)的有機(jī)物，再用硝酸銀檢驗(yàn)無沉淀為止，離心沉淀物在常溫下自然風(fēng)干后研磨，過100目篩，得到有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體，放入干燥器內(nèi)干燥備用。