[發(fā)明專利]具有抗鹽和抗酸性能的改性膨潤土及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310454648.1
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103496709A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李文卓;許定佳;富強(qiáng);苗少峰;祁文;王健龍;陳雯
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧遼河油田康達(dá)實業(yè)集團(tuán)有限公司
• 主分類號: C01B33/40
• 分類號: C01B33/40
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種具有抗鹽和抗酸性能的改性膨潤土，同時提供該改性膨潤土的制備方法，屬有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

膨潤土是以蒙脫石為主要成分的粘土礦物。而蒙脫石是一種層狀鋁硅酸鹽，其結(jié)構(gòu)由上下兩個硅氧四面體層夾一個鋁(鎂)氧(氫氧)八面體層組成,?屬于2：1?型粘土礦物。因特殊的層狀結(jié)構(gòu)，膨潤土具有許多優(yōu)良的性能如粘結(jié)性、分散性、懸浮性能等，而這些性能均與其膨脹性能有關(guān)。

根據(jù)膨潤土層間可交換陽離子的種類的不同，膨潤土表現(xiàn)出不同的水化分散性質(zhì)。鈉離子由于具有較大的離子半徑和水化半徑，因而鈉基膨潤土表現(xiàn)出優(yōu)良的水化性能和膨脹性。當(dāng)鈉級膨潤土分散于水中時，由于表面吸附的鈉離子在溶液主體中的濃度較低，鈉離子有自層板表面向外擴(kuò)散的趨勢;?另一方面，鈉離子又受帶負(fù)電的層板靜電吸引，這兩個相反趨向的結(jié)果使粘土層板表面形成擴(kuò)散雙電層，而該擴(kuò)散雙電層的穩(wěn)定性及薄厚將影響鈉級膨潤土在溶液中的分散性和膨脹性能。當(dāng)鈉級膨潤土在去離子水中，表現(xiàn)出很好的膨脹性；但是當(dāng)鈉級膨潤土處于鹽和酸性溶液中，溶液中的鈉離子和氫離子將吸附在負(fù)電荷的層板上，相當(dāng)于降低了粘土層板的負(fù)電位，使層板附近的雙電層變薄，從而降低了鈉級膨潤土在鹽和酸性溶液中的膨脹性能。

維持鈉級膨潤土在鹽和酸性環(huán)境下的高膨脹性有重要的實際應(yīng)用意義，例如近十年來，新興起的膨潤土防水毯就是利用了鈉級膨潤土的高吸水性和膨脹性，廣泛用于城市垃圾填埋場、人工湖、水利設(shè)施等領(lǐng)域，具有廣泛的市場前景。然而，城市垃圾來源復(fù)雜，含鹽和酸性的成分占有較高的比例，甚至很多垃圾在腐敗過程中，也產(chǎn)生了鹽水和酸性的液體。面對這種情況，就要求研制一種能夠在鹽和酸性環(huán)境下仍保持高膨脹性的改性鈉級膨潤土產(chǎn)品出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種抗鹽和抗酸性能的改性膨潤土制備方法，可以顯著提高鈉級膨潤土在鹽水、含酸較高環(huán)境中的膨脹性能，該制備方法簡單，成本低，很容易實現(xiàn)工業(yè)化。

本發(fā)明的另一目的是提供抗鹽和抗酸性能的改性膨潤土，該改性膨潤土在鹽和酸性環(huán)境下仍保持高膨脹性能。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一種具有抗鹽和抗酸性能的改性膨潤土制備方法，其制備步驟如下：

（1）將羧甲基纖維素鈉、九水合硝酸鋁、六水合硝酸鎂加入到水中混合均勻；其中羧甲基纖維素鈉、九水合硝酸鋁、六水合硝酸鎂和水四者的重量比(70~85)：1：(1.1~1.5)：(250~1000)；

（2）在攪拌條件下，用堿調(diào)節(jié)步驟（1）所得的混合液pH至8.0~9.5；

（3）將步驟（2）所得的混合液置于70~95℃恒溫水浴中，反應(yīng)2~24小時；

（4）向步驟（3）所得的混合液中加入鈉基膨潤土，機(jī)械攪拌均勻，并反復(fù)捏合，得到混合物；其中鈉基膨潤土的加入量與步驟（1）中所加羧甲基纖維素鈉的重量比為1：1.5~7;

（5）將步驟（4）所得的混合物室溫下晾干，或于50~120℃下烘干2~50小時，干燥后的混合物粉碎至粉末50~400目，即得具有抗鹽和抗酸性能的改性膨潤土。

其中，步驟（2）中所述堿采用5~25?wt%?NaOH溶液。

本發(fā)明還涉及上述制備方法得到的具有抗鹽和抗酸性能的改性膨潤土。

本發(fā)明制備過程中首先利用羧甲基纖維素鈉、九水合硝酸鋁、六水合硝酸鎂和氫氧化鈉制備羧甲基纖維素-鎂鋁水滑石有機(jī)無機(jī)復(fù)合物，然后將制備的有機(jī)無機(jī)復(fù)合物與鈉級膨潤土攪拌均勻及反復(fù)捏合；在這種情況下，羧甲基纖維素-鎂鋁水滑石有機(jī)無機(jī)復(fù)合物可通過與鈉級膨潤土層板側(cè)端邊緣處的金屬陽離子配位，而在鈉級膨潤土層板間的離子進(jìn)出通道上形成阻隔層，使得鹽溶液和酸溶液中的鈉離子和氫離子在通過這個阻隔層時，易被阻隔層中有機(jī)無機(jī)復(fù)合物里面的羧基等活性基團(tuán)吸附，從而提高了改性膨潤土的抗鹽和抗酸性能。

本發(fā)明的原理分析如下，原料中的羧甲基纖維素陰離子為線型高分子，且每個單元上有3個羥基，在堿性條件下，通過醚化反應(yīng)，3個羥基部分或全部被羧甲基取代，而羧甲基在水中帶負(fù)電荷。在本發(fā)明中，羧甲基纖維素陰離子與九水合硝酸鋁、六水合硝酸鎂通過共混加熱，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能生成羧甲基纖維素陰離子與鎂鋁水滑石有機(jī)無機(jī)復(fù)合物。