[發明專利]一種凹凸棒石/稻殼活性炭高效復合凈水材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310225854.5
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103301807A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 李子越;林麗君;房宏;姚超;劉文杰;左士祥;傅成義
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28
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技術領域

本發明涉及一種凹凸棒石/稻殼活性炭高效復合凈水材料的制備方法，屬非金屬礦的高值化和固體廢棄物資源化利用技術領域。

背景技術

由于水污染日益嚴重，水中所含污染物的種類繁多，污染成份也越來越復雜，如染料、重金屬離子和氟化物等，采用常規的二級處理方法已不能滿足其要求。由于高效、經濟、低能耗和處理過程簡單等優點，吸附法逐漸成為廢水處理領域一種行之有效的技術方法，而吸附處理的效果與其自身吸附劑密切相關，一些具有選擇性吸附的常規吸附劑難以滿足廢水處理要求。

活性炭是目前水處理中一種比較優異的吸附劑，它不僅對水中溶解的有機物具有較強的吸附能力，而且對生物法及其他方法難以去除的有機物色度、異臭異味、農藥、合成洗滌劑、合成染料以及重金屬都有較好的去除效果。我國為農業大國，每年都會產生大量的稻殼廢棄物，在很大程度上污染環境。因此，以稻殼為原料，制備稻殼活性炭高效吸附劑既可以化解固體廢棄物污染危機，又可以將其用于廢水吸附處理，從而減少廢水對環境的危害。近年來，粘土基環保材料的應用研究已成為了熱點之一。隨著技術發展和研究的不斷深入，粘土基環保材料在吸附性能方面顯示出獨特的優勢。凹凸棒石粘土，簡稱“凹土”，是一種具有纖維狀或棒狀晶體結構的天然一維納米材料，其內部具有平行于晶體延遲方向的類似蜂窩狀的大量微孔，孔道截面積約為0.37nm×0.64nm；相對于其他人工合成的多孔材料，具有資源豐富，價格低廉和吸附性能優越的特點。

發明內容

本發明目的在于提供一種凹凸棒石/稻殼活性炭高效復合凈水材料的制備方法，具體地說是一種以凹凸棒石和稻殼為原料，經堿處理以達到同時對凹凸棒石和稻殼粉進行活化、脫硅和擴孔的目的；然后焙燒一步法制備凹凸棒石/活性炭復合材料；最后調節pH值使溶出的硅酸鉀轉變為硅溶膠以達到粘接凹凸棒石和稻殼活性炭的目的。

本發明的具體技術方案通過如下步驟予以實現：

1、將稻殼與凹凸棒石混合物過濾網篩，得到稻殼與凹凸棒石均勻混合粉體；將其加入到摩爾濃度為1.0～4.0摩爾/升的堿溶液中，靜置8～24小時，其中稻殼與凹凸棒石混合粉體總質量與氫氧化鉀溶液質量之比為0.25～0.45:1；在氮氣氣氛下，升溫至450～550℃，焙燒5～12小時；

2、將步驟1所得的復合材料分散到去離子水中，加熱煮沸30～90分鐘，其中去離子水與初始加入的稻殼與凹凸棒石總質量之比為0.05～0.15:1；在體系溫度60-90℃條件下，一邊攪拌，一邊用摩爾濃度為0.5～1.0摩爾/升的酸性溶液調節體系pH值為8～10，抽濾，干燥，制得凹凸棒石/稻殼活性炭復合材料。

在步驟1所述的稻殼與凹凸棒石混合物中，稻殼與凹凸棒石質量之比為0.2～0.8:1。

步驟1所述的堿為氫氧化鉀或氫氧化鈉中的一種。

本發明步驟2所述的酸性溶液為磷酸溶液、硫酸溶液或鹽酸溶液中的一種。

采用上述技術方案后，本發明具有以下的有益效果：

1、本發明使用堿對稻殼與凹凸棒石同時進行處理，一方面，對凹凸棒石和稻殼都起到活化作用；另一方面，脫除了凹凸棒石和稻殼中的部分硅元素，進而豐富了凹凸棒石和稻殼的孔結構，提高了復合材料的比表面積和吸附能力。

2、本發明通過調節體系pH值使溶出的硅酸鉀轉化成硅溶膠，硅溶膠可以作為粘結劑，從而把凹凸棒石和稻殼活性炭粘結在一起，經干燥后可以增加凹凸棒石和活性炭之間的結合性能，有效地避免了活性炭在凹凸棒石核體表面易脫落的問題，提高了復合材料的吸附能力。

3、本發明步驟簡單易行，所制備的復合材料性能優異，適合規模化生產。

具體實施方式

下面結合實施例和比較例，以具體說明一種凹凸棒石/稻殼活性炭高效復合凈水材料的制備方法，但不限制本發明的范圍。

實施例1

1、將5千克稻殼和25千克凹凸棒石混合物過200目的濾網篩，得到稻殼與凹凸棒石均勻混合粉體；取10千克混合粉體，將其加入到40千克摩爾濃度為1.0摩爾/升的氫氧化鈉溶液中，靜置24小時；在氮氣氣氛下，升溫至450℃，焙燒12小時；

2、將步驟1所得的復合材料分散到66.7千克去離子水中，加熱煮沸90分鐘后，保持體系溫度為60℃，一邊攪拌，一邊用摩爾濃度為1.0摩爾/升的鹽酸溶液調節體系pH值為10，抽濾，干燥，制得凹凸棒石/稻殼活性炭復合材料。

實施例2