[發(fā)明專利]一種三嗪衍生物插層層狀粘土重金屬捕捉劑的制備方法與應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310522153.8
• 申請(qǐng)日: 2013-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN103657587A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡清江;熊先銀;王元彬;張文靜;張志紅;李鵬博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南中和礦業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): B01J20/12
• 分類號(hào): B01J20/12;B01J20/30;C01B33/44;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是屬于層狀粘土礦物改性特別是伊利石插層改性用作污水中重金屬的處理劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三嗪衍生物插層層狀粘土重金屬捕捉劑的制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

重金屬的污染來源主要是通過大氣、土壤和水，而水中重金屬污染是危害人類最主要的來源。重金屬主要指鉛、汞、鉻、鎘、鋅、鎳、砷、銅，鐵，鋇，銻，鈹，鉈，鋇等十四種元素。重金屬污染主要來源于工業(yè)對(duì)重金屬的開采冶煉加工及商業(yè)制造活動(dòng)，日益增多。重金屬污染在世界各國(guó)均被列為第一污染物，由此表明治理重金屬污染，已成為刻不容緩的世界性課題。

重金屬污染治理方法很多，大致可分為兩類，一類是使溶解性的重金屬污染物轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗芪铮瑥乃蟹蛛x出去，如加堿沉淀法、巰基化合物絡(luò)合法、高效吸附法，另一類是不改變重金屬的化學(xué)形態(tài)，通過物理方法濃縮分離，如反滲透法、電滲析法、離子交換法、蒸發(fā)濃縮法，這些方法均存在成本高、使用不便等不足。如US2006088464制備的穩(wěn)定的施威特曼石，可承受長(zhǎng)期儲(chǔ)存或運(yùn)輸，并具有較高的對(duì)砷吸附能力。CN102114401中科院生態(tài)環(huán)境所將四方硫酸鹽纖鐵礦與高分子粘結(jié)劑相結(jié)合，發(fā)明的除砷吸附劑顆粒的吸附性能高，對(duì)飲用水中的砷具有高度吸附選擇性，而且吸附容量高，吸附顆粒無論是處于干燥狀態(tài)還是處于潮濕狀態(tài)其強(qiáng)度大，使用時(shí)顆粒破碎率低，沒有吸附劑的溶出，適于長(zhǎng)期和在水流壓力變化較大的情況下使用。US5880060是采用蒙脫土或伊利石聚合電解質(zhì)螯合劑，加入水中吸附后過濾，用一克處理劑可去除100mg的碘，鍶，銫，去除率可達(dá)到92％-99％。US2012261609報(bào)道了去除水中重金屬的組成為天然或合成的粘土，二乙基氨基乙基，季氨基乙基樹脂、季銨鹽、咪唑鹽、硫醇等組成，可以去除10000ppm以下的重金屬，去除率達(dá)到＞75％，在一個(gè)實(shí)例中，采用雙(氫化牛脂)二甲基氯化銨48.7克與61.6克膨潤(rùn)土混合，將混合物混合并用研缽粉碎；接下來，4.63克十二烷基硫醇(5％w/w的)加入到上述的細(xì)粉末中，并充分混合，將1克該混合物放入含有110ppm的砷的(50毫升水)燒杯中，充分?jǐn)嚢柙摶旌衔锖螅ㄟ^感應(yīng)耦合等離子體(ICP)分析砷濃度，結(jié)果表明，處理后的砷濃度水平低于檢測(cè)極限，即低于百萬分之0.008的ICP。另外CN101757885為二硫代氨基酸插層蒙脫土重金屬捕捉劑，雖然具有價(jià)廉易得、性能穩(wěn)定、產(chǎn)生的礬花大、而且重、沉淀速度快，但還需另加聚丙烯酰胺絮凝劑，可處理污水中銅和鎘濃度約100ppm，處理后仍需過濾，使用范圍較小。CN1556894采用二硫代氨基甲酸鹽與秋藍(lán)姆組合應(yīng)用，可使Ag的濃度從2000ppm降到10ppm以下，處理后也仍需過濾。綜合以上結(jié)果，可以看出上述處理劑組成比較復(fù)雜，處理后均需通過過濾。

本發(fā)明的三嗪的衍生物插層層狀粘土，特別是插層伊利石與四方硫酸鹽纖鐵礦組合使用，或單獨(dú)采用三嗪的衍生物插層層狀粘土處理含重金屬污水，不經(jīng)過濾就可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的目的之一是為了克服以往技術(shù)中采用的重金屬捕捉劑成分過于復(fù)雜，并添加各種絮凝螯合劑，處理后仍需過濾等弊端；本發(fā)明目的之二是采用大分子插層層狀粘土，產(chǎn)生的礬花更大加快了沉降速度簡(jiǎn)化了污水處理程序；本發(fā)明目的之三是降低成本，高效去除重金屬污染。

發(fā)明內(nèi)容

實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的的技術(shù)方案：

一種三嗪衍生物插層層狀粘土重金屬捕捉劑的制備方法，制備步驟為：

(1)首先將層狀粘土中的鉀離子用無機(jī)酸或季銨鹽在一定溫度和置換劑濃度下置換出來；

(2)將置換后的層狀粘土用伯胺進(jìn)行插層；

(3)將插層后的層關(guān)粘土中的伯胺與三聚氯氰進(jìn)行反應(yīng)，制備成三嗪插層衍生物插層層狀粘土；

(4)將步驟(3)的三嗪插層衍生物插層層狀粘土再與硫化鈉反應(yīng)得到巰基化三嗪衍生物插層層狀粘土重金屬捕捉劑。

本發(fā)明采用的層狀粘土可為天然的或者是合成的層狀粘土，天然粘土可包括高嶺石、伊利石、綠泥石、蒙皂石、或它們的組合，這類層狀粘土為2：1型層狀粘土，層間有鈣、鎂、鉀離子，采用離子交換劑，可從層間將這些離子置換出來，增加其層間距，便于將插層劑插入其中，這樣得到的插層物更加穩(wěn)定。

本發(fā)明中層狀粘土優(yōu)選伊利石，伊利石中鉀離子的置換有兩種方法，用無機(jī)酸處理將鉀離子取代出來，或用季銨鹽類質(zhì)子交換劑取代鉀離子，后者季銨鹽類價(jià)格較高，處理后水洗相對(duì)麻煩，優(yōu)選采用價(jià)廉的酸進(jìn)行處理，用適當(dāng)?shù)乃釢舛取⒃诤线m的溫度取得了滿意的結(jié)果。