[發(fā)明專(zhuān)利]一種高效吸附糖類(lèi)分子的膨潤(rùn)土堿性活化方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210006532.7
• 申請(qǐng)日: 2012-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102530973A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王智宇;屠浩馳;王小山;阮華;施衛(wèi)平;顧飛爾;李陸寶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寧波榮山新型材料有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01B33/40
• 分類(lèi)號(hào): C01B33/40
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 黃志達(dá);謝文凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膨潤(rùn)土應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種高效吸附糖類(lèi)分子的膨潤(rùn)土堿性活化方法。

背景技術(shù)

膨潤(rùn)土是一種蒙脫石為主要成分的層狀鋁硅酸鹽，是由兩個(gè)Si-O四面體中間夾一層Al-O八面體而形成的層狀結(jié)構(gòu)。由于離子類(lèi)同晶置換，硅氧四面體中的Si⁴⁺常被Al³⁺替代，或者鋁氧八面體中的Al³⁺常被Mg²⁺替代，這樣就會(huì)導(dǎo)致晶體層間出現(xiàn)過(guò)剩負(fù)電荷，并可通過(guò)吸附外籍陽(yáng)離子來(lái)平衡，這些吸附的陽(yáng)離子成為可變電荷。在一定條件下，外界物質(zhì)可以與層間的可變電荷發(fā)生離子交換，這是改性膨潤(rùn)土制備常見(jiàn)的反應(yīng)機(jī)理。

膨潤(rùn)土對(duì)有機(jī)化合物的吸收按照交換離子的電荷類(lèi)型可以分成三類(lèi)：

(1)單陽(yáng)離子有機(jī)化合物，常以季銨鹽為主，一般是碳?xì)滏溳^長(zhǎng)而沒(méi)有分支結(jié)構(gòu)的基團(tuán)，且極性頭里不存在極性太強(qiáng)的強(qiáng)烈基團(tuán)的季銨鹽。長(zhǎng)鏈季銨鹽中，比較常見(jiàn)的是長(zhǎng)碳鏈季銨鹽，典型的有十二烷基三甲基溴化銨(DTMAB)、十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)、十八烷基三甲基溴化銨(OTMAB)。

(2)單陰離子有機(jī)化合物，通常是十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)或者十二烷基硫酸鈉(SDS)。它被膨潤(rùn)土吸收時(shí)，反應(yīng)溫度偏低；膨潤(rùn)土能夠飽和吸附所結(jié)合的陰離子有機(jī)化合物的量并不等于陽(yáng)離子交換容量，大約只有陽(yáng)離子交換容量的15％。從膨潤(rùn)土對(duì)單陰離子有機(jī)化合物的吸附等溫線(xiàn)及所呈現(xiàn)的規(guī)律分析其吸附方式以分配作用為主。

(3)非離子有機(jī)化合物，最常見(jiàn)的是烷基酚與環(huán)氧乙烷縮合物TX。通常吸收的非離子型有機(jī)化合物都具有極性結(jié)構(gòu)，但沒(méi)有支鏈和芳環(huán)結(jié)構(gòu)，膨潤(rùn)土對(duì)這種結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物具有較好的吸附效果。由于它們的結(jié)構(gòu)中沒(méi)有陰陽(yáng)離子可以進(jìn)行離子交換，所以通常認(rèn)為是通過(guò)氫鍵作用使其嵌入膨潤(rùn)土中的SiO₂表面，也正因?yàn)槿绱耍驖?rùn)土中所結(jié)合的非離子有機(jī)化合物的量大于陽(yáng)離子交換容量，膨潤(rùn)土對(duì)非離子型有機(jī)化合物的吸附能力大于陽(yáng)離子型有機(jī)化合物。

增強(qiáng)膨潤(rùn)土吸附能力的方法可分為兩種：

(1)高溫焙燒活化。這是一種固相法，直接將膨潤(rùn)土加熱一定溫度焙燒。在加熱過(guò)程中，隨著溫度升高，膨潤(rùn)土?xí)群笫ケ砻嫠⑺徒Y(jié)構(gòu)骨架中的結(jié)合水，從而減小了水膜對(duì)有機(jī)污染物質(zhì)的吸附阻力。同時(shí)，隨著水分的喪失也會(huì)帶走一部分位于膨潤(rùn)土通道和空隙中的雜質(zhì)，從而使膨潤(rùn)土的吸附性能發(fā)生變化。膨潤(rùn)土焙燒溫度是影響膨潤(rùn)土吸附性能的重要因素，在達(dá)到450℃時(shí)，膨潤(rùn)土的表面水及空隙中的一些雜質(zhì)已基本除去，此時(shí)膨潤(rùn)土的吸附性能達(dá)到最佳。而繼續(xù)升高溫度，則易導(dǎo)致膨潤(rùn)土卷邊結(jié)構(gòu)燒結(jié)、堆積，反而降低了空隙率和孔徑，導(dǎo)致吸附性能降低。此外，文獻(xiàn)《膨潤(rùn)土堿化活化方法》中有提到在高溫焙燒時(shí)加入堿性物質(zhì)作為助劑，在600℃下改變膨潤(rùn)土的成分與結(jié)構(gòu)，對(duì)膨潤(rùn)土吸附有機(jī)物的能力也有明顯提高。

(2)酸化活化。這是一種液相法，將膨潤(rùn)土浸泡在酸性溶液中，充分利用無(wú)機(jī)酸來(lái)改善膨潤(rùn)土的成分與結(jié)構(gòu)。酸活化處理可除去分布于膨潤(rùn)土通道中的雜質(zhì)，如混雜的有機(jī)物，孔道得到疏通，有利于吸附質(zhì)分子的擴(kuò)散。再者，H原子半徑小于Na、Mg、K、Ca等原子的半徑，因此，體積較小的H+置換膨潤(rùn)土層間的Na⁺、Mg²⁺、K⁺、Ca²⁺等離子，孔容積得到增大，并削弱了原來(lái)層間的鍵力，層狀晶格裂開(kāi)，孔道被疏通，膨潤(rùn)土對(duì)有機(jī)物的吸附性能得到提高。

這些現(xiàn)有的增強(qiáng)膨潤(rùn)土吸附能力的技術(shù)手段，對(duì)糖類(lèi)分子的吸附卻沒(méi)有明顯的效果甚至出現(xiàn)反效果。原因在于膨潤(rùn)土對(duì)葡萄糖的吸附主要依靠化學(xué)鍵而不是物理吸附和靜電力吸附。所以，利用這兩種方法活化的膨潤(rùn)土吸附糖類(lèi)分子，通常最大吸附量不超過(guò)12g/100g膨潤(rùn)土，且達(dá)到飽和吸附的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)16h左右，不能滿(mǎn)足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高效吸附糖類(lèi)分子的膨潤(rùn)土堿性活化方法，該方法可以增強(qiáng)膨潤(rùn)土對(duì)葡萄糖等具有多羥基醛/酮結(jié)構(gòu)的糖類(lèi)有機(jī)分子的層間吸附作用，可以應(yīng)用于制備有機(jī)改性膨潤(rùn)土、吸水保濕材料、復(fù)合型砂漿外加劑與吸附污水中的有機(jī)污染物。

本發(fā)明的一種高效吸附糖類(lèi)分子的膨潤(rùn)土堿性活化方法，包括：

將膨潤(rùn)土和糖類(lèi)分子溶解在水中，攪拌分散并混合均勻，加入堿類(lèi)物質(zhì)調(diào)節(jié)溶液pH值至9～13，同時(shí)進(jìn)行膨潤(rùn)土的堿性活化與糖類(lèi)分子的吸附。

所述溶液溫度為5～80℃。

所述的堿性物質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鈣或氧化鈣。