[發明專利]一種水處理用粘土礦吸附材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410331976.7
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104056594A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 葉長青
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: B01J20/12
• 分類號: B01J20/12;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種吸附材料及其制備方法，尤其是涉及一種利用粘土礦柱撐改性后得到的吸附材料。

背景技術

水和廢水的處理及其再利用已成為人類面臨的日益重要的課題。在當今水處理技術領域中，吸附是一種常用的工藝。目前主要使用的吸附材料是活性炭，但是價格成本較高。我國有豐富的膨潤土礦藏，利用其開發優良吸附性能水處理材料，具有重要的經濟意義。

膨潤土是以蒙脫石為其主要組分的粘土礦。膨潤土的各種性能主要體現了蒙脫石的結構特點。蒙脫石呈層狀硅酸鹽，該類硅酸鹽的基本構造單位是Si-O四面體和Al-(O，OH)或Mg-(0，OH)八面體，蒙脫石是由兩片頂角朝里的Si-O四面體中間夾一片Al-(O，0H)八面體組成的2∶1型結構，四面體的八面體靠其間共用的氧原子連接，各晶胞之間靠氧層連接。蒙脫石具有較高的離子交換交換容量(80-120mmol/100g)及良好的吸附性能；在常溫、常壓下，離子、水和鹽類以及幾乎所有有機物能夠出入蒙脫石層間，形成復雜的蒙脫石無機復合體和蒙脫石有機復合體，拓展了蒙脫石在環保領域的應用。但由于膨潤土表面硅氧結構極強的親水性及層間陽離子的水解，故未經改性的膨潤土吸附處理水中有害物質的性能較差。為此，一般用于水處理的膨潤土需要經一次或兩次改性處理。

常用改性方法是柱撐。常用的改性劑主要是如Ti、Al、Fe等鹽類，這類金屬鹽經過水解可形成無機高分子陽離子聚合物，通常為鋁十三。由此得到的柱撐改性吸附材料，其比表面積和吸附能力有一定提高，但是由于其空間尺寸較小，電荷較少，改進程度不能完全滿足應用需求，并且不具有混凝作用，不利于發揮吸附材料的吸附凈化作用。

為此，需要進一步提高和改善粘土礦吸附材料的吸附性能，以提高水和廢水處理效果。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種用于水處理的吸附材料，包括由含有蒙皂類結構的粘土礦懸濁液通過柱化劑柱撐改性后得到的柱撐粘土，所述柱化劑為鋁三十巨聚陽離子。所述粘土礦包括蒙脫石、膨潤土中的一種或以上。所述粘土礦懸濁液的濃度2-30wrt％，柱化劑與粘土礦的鋁土比在0.5-30mmol/g之間。所述鋁土比是指柱化劑中的鋁(以mmol Al計量)和粘土礦中的土(以g計量)的比值在0.5mmol/g至30mmol/g之間。所述柱化劑優選含有雙keggin結構的鋁三十巨聚陽離子。

本發明的另一目的在于提供一種以鋁三十巨聚陽離子柱撐改性粘土礦制備吸附材料的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)在密閉反應釜內對聚合氯化鋁進行恒溫熟化，所述恒溫為80～100℃，熟化過程持續10～48小時。(2)然后添加濃度為2-30wrt％的粘土礦懸濁液，持續攪拌1～8小時，進行柱撐改性，控制鋁土比在0.5-30mmol/g之間。改性反應溫度控制在20-80℃之間。

(3)最后將離心分離得到的固體進行烘干，優選在40-80℃溫度下烘干，得到本發明所述的吸附材料。

根據本發明所述的吸附材料，同時兼具吸附和混凝作用，能夠發揮獨特吸附混凝性能。其表面積和吸附容量得到極大增強，并能發揮柱化劑原有的絮凝性能。吸附材料產品層間距增加了10-20％，比表面積增加了50-200％，吸附容量增加了50-300％。

根據本發明所述的制備方法，首次利用了新發現的巨聚陽離子鋁三十的雙keggin結構以及由此形成的獨特的巨型空間結構和高的電荷，將巨聚陽離子鋁三十作為柱化劑進行粘土改性，使得吸附材料中粘土礦層的間距進一步拉大，雙電層進一步壓縮，比表面積有效增加，從而吸附效果有效增強，同時又能發揮鋁三十的絮凝性能，從而提高新型吸附材料的吸附混凝效果。

附圖說明

圖1為本發明所述制備方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。

實施例1

在密閉反應釜內對聚合氯化鋁進行恒溫熟化，溫度控制為90℃，熟化36小時后，按比例添加濃度為10wrt％的膨潤土粘土礦懸濁液，使反應釜中的鋁土比為6mmol/g，室溫下攪拌8小時，使物料充分混合。最后進行離心分離，在60℃溫度下烘干得到所述吸附材料。

相較于改性前，所得膨潤土的層間距增加12％，比表面積增加55％。

實施例2