[發明專利]一種鉀基累托石水處理材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210034638.8
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN102553547A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 李妍;李文娟;黃朝暉;房明浩;劉艷改
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
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技術領域

本發明涉及一種通過累托石制備低成本高性能水處理材料的方法，屬水處理材料技術領域。

背景技術

隨著國民經濟和社會發展，工業化程度不斷深入，水體污染事件頻發，水處理已經成為環境保護工作中刻不容緩的重點內容之一。水處理是采用一系列設備和材料將被污染的工業廢水或河水進行凈化處理，通過水進行沉降、過濾、混凝、絮凝，以及緩蝕、阻垢等處理后以達到國家規定的水質標準。由于與社會生產和生活密切相關，因此，水處理領域涉及的應用范圍十分廣泛，構成了一個龐大的產業應用。常說的水處理包括：污水處理和飲用水處理兩種。經常用到的水處理藥劑有：聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵、堿式氯化鋁，聚丙烯酰胺，活性炭及各種濾料等。

目前，冶煉、電鍍、紡織和印染等行業生產過程排放的廢水含有大量的重金屬離子，如鎘、鎳等，會通過食物鏈富集并進入人體，對人民群眾的身體健康產生負面影響。比如，鎘是一種毒性很大的重金屬，具有穩定、積累和不易消除的特點，可對人體產生慢性中毒，主要積累在肝、腎和骨骼之中，使腎臟等器官發生病變。再如，鎳離子及其化合物的濃度過高，將對人體產生許多不良影響，如致敏性、致癌性、生物毒性和胚胎毒性、免疫毒性等。對含重金屬離子的廢水進行處理的常用方法有化學沉淀法、離子交換法、電解法、凝聚法和氧化還原法等。這些方法通常耗資巨大而且可能造成二次污染，因此需要開發一種吸附性能強、價廉易得的水處理材料。

累托石是一種具有特殊結構、較為罕見的層狀硅酸鹽粘土礦物，由類云母單元層和類蒙脫石單元層在特殊自然條件下有規則地交替堆積，但又不是二者的簡單組合，尤其是其條帶狀的微觀結構頗為罕見。累托石礦物具有以下獨特的物理特性：①高溫穩定性，累托石的耐火度高達1650℃，并能在500℃狀態下保持結構穩定；②高分散性和高塑性，累托石遇水極易分散，成膜平整，加入少量堿處理后，分散效果更佳，并能長期保持懸浮，累托石塑性指數可高達50，易粘結成形，烘干或燒結不產生裂紋；③吸附性和陽離子交換性，累托石結構中蒙脫石層間的水化陽離子，可以被大量其它無機、有機陽離子交換，如鈉、鋁、硅及季胺鹽等單一或復合離子，能吸附各種無機離子、有機分子和氣體分子，并且這種吸附和交換是可逆的；④層間孔徑和電荷密度可調控，累托石層間孔徑在使用不同處理劑進行離子交換后，可形成5-115nm之間的大孔徑層柱狀二維通道結構，在大范圍的酸堿、水熱、溫度條件下保持穩定性，其層間電荷密度可根據需要調整，以獲得適當的活性；⑤阻隔紫外線性，累托石天然具備良好的紫外線阻隔能力，對短波長光線或射線的吸收阻隔效果顯著；⑥結構層分離性，累托石是為數不多的易分離成納米級微片的天然礦物材料之一，經適當處理，累托石間層結構可分離成類云母和類蒙脫石的納米微粒，產生納米材料的新特性，有望在納米材料領域凸現特性。到目前為止，世界上己知的較為確實的累托石產地約40余處，主要分布在亞洲、歐洲和北美洲。大部分產地的累托石與其他粘土礦伴生，品位較低，只有少數產地，累托石在粘土中含量較為集中，形成礦化或礦點；能形成工業礦床的很少，國外僅有日本柄木縣的礦山、匈牙利托考伊山脈基拉伊海杰什礦山，以及美國猶他州中北部的礦床。我國己在多處發現累托石礦物和累托石粘土巖，其中湖北鐘祥二疊系巖石中發現的累托石具有較大規模。