[發明專利]胺基改性凹凸棒土吸附劑及其制備與吸附腐殖酸的方法

無效

• 申請號: 201310598351.2
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103611494A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 王家宏;畢麗娟;韓曉晶;馬宏瑞
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J20/12
• 分類號: B01J20/12;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于吸附劑技術領域，具體涉及一種胺基改性凹凸棒土吸附劑，本發明還涉及該吸附劑的制備方法和吸附腐殖酸的方法。

背景技術

腐殖酸是由動植物的殘骸經過微生物的分解和復雜的化學過程形成的一種深色、酸性和親水膠體類有機物。天然水體中的腐殖酸是一種含羧基、酚羥基、醇羥基等多種官能團的高分子有機酸，約占水中總有機物的50%～90%。腐殖酸的存在對飲用水的水質安全構成了嚴重的威脅。腐殖酸極易在消毒過程中與氯消毒劑反應產生多種有毒副產物，這些副產物對人有“致癌、致畸、致突變”的作用。腐殖酸在水中極易電離而帶負電荷，這種陰離子聚合電解質表面所含的羧基、羥基等官能團可以與水中所含的金屬離子絡合或與其它有機污染物相互作用，形成具有復雜結構的高分子物質，影響重金屬和有機污染物在水中的遷移和轉化。

去除水中腐殖酸的方法主要有吸附法、生物法、絮凝法、膜濾法及光電化學法等。但由于降解腐殖酸的生物種類存在局限性，去除率低、周期性長；絮凝劑的安全性存在質疑；天然水體中的鈣、鎂等離子與腐殖酸發生絡合，造成膜污染嚴重；光電化學法運行成本高、耗電量大、處理量有限。吸附法的優勢在于去除效率高，操作簡便，且不會產生副反應而影響水質。

吸附是一種與表面能有關的界面現象，常分為化學吸附、物理吸附和離子交換吸附。在吸附過程中，大部分吸附往往是三種吸附方式綜合吸附的結果。目前，活性炭、樹脂類物質以及無機礦物等是研究應用較為廣泛的吸附劑。而活性炭的難再生和難吸附親水性小分子等成為限制其廣泛應用的主要問題；而陰離子交換樹脂可同時吸附水體中部分有機物，限制其廣泛應用，非離子型樹脂對溶液中的對親水性小分子有機物吸附效果不佳。

天然的無機礦物是目前研究的熱點，這些天然礦物大多具有較高的表面活性和較大的比表面，在水處理過程中都能表現出較好的吸附性。其中，凹凸棒土是一種結構特殊的天然的一維納米材料。由于凹凸棒土自身所含的雜質較多，因此制約了天然凹凸棒土的使用范圍，且天然凹凸棒土與腐殖酸之間存在斥力，對腐殖酸的去除率低。

發明內容

本發明的目的是提供一種胺基改性凹凸棒土吸附劑，解決了天然凹凸棒土所含雜質較多且與腐殖酸之間存在斥力，對腐殖酸去除率低的問題。

本發明的另一目的是提供上述胺基改性凹凸棒土吸附劑的制備方法。

本發明的第三個目的是提供上述胺基改性凹凸棒土吸附劑吸附腐殖酸的方法。

本發明所采用的技術方案是，胺基改性凹凸棒土吸附劑，以硅烷和酸改性凹凸棒土為原料，通過反應得到，其中酸改性凹凸棒土與硅烷的質量體積比為1：1～2g/mL。

本發明的特點還在于，

硅烷為γ-氨丙基三甲氧基硅烷（APTES）和N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（NAPTES）。

酸改性凹凸棒土中所用的酸為1～1.5mol/L的鹽酸溶液。

本發明所采用的另一個技術方案是，胺基改性凹凸棒土吸附劑的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，酸改性凹凸棒土

將質量比為1：10的凹凸棒土與蒸餾水混合超聲分散10～30min后過濾去除燒杯底部的大顆粒物質；將超聲過的凹凸棒土置于裝有1～1.5mol/L的鹽酸溶液的三口瓶中于60℃～90℃下反應8～12h后過濾，洗滌直至中性，烘干，得到酸改性凹凸棒土；

步驟2，胺基改性凹凸棒土的制備

將步驟1得到的酸改性凹凸棒土加入到三口瓶中再加入甲苯溶液，超聲分散10～30min，然后在氮氣保護下加入硅烷，酸改性凹凸棒土與硅烷的質量體積比為1：1～2g/mL，于100～120℃下反應10～12h后過濾，提純，最后用無水乙醇提純8～24h后在100～105℃下真空干燥，得到胺基改性凹凸棒土。

本發明的特點還在于，

步驟1中超聲過的凹凸棒土與鹽酸溶液的質量體積比為1：10g/mL。

步驟2中酸改性凹凸棒土與甲苯溶液的質量體積比是為1：30～60g/mL。

步驟2中硅烷為γ-氨丙基三甲氧基硅烷（APTES）和N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（NAPTES）。

本發明所采用的第三個技術方案是，采用上述胺基改性凹凸棒土吸附劑吸附腐殖酸的方法，在欲凈化的水體中加入其質量0.0005倍的胺基改性凹凸棒土吸附劑，在25℃、pH為2.0～9.5的條件下吸附水中腐殖酸，吸附1min～24h后收集胺基改性凹凸棒土吸附劑，凈化水體中的腐殖酸。

本發明的特點還在于，

欲凈化的水體中腐殖酸的濃度為15.8～252mg/L。