[發明專利]一種無機?有機復合膨潤土材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201510415644.1
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN104971694B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 郭巧霞;林輝;季德偉;胡乙川;孟波;王凱;趙文軍;申寶劍;任申勇
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司;中國石油大學(北京);中國石油天然氣股份有限公司大港石化分公司
• 主分類號: B01J20/12
• 分類號: B01J20/12;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明屬于膨潤土加工應用領域，具體涉及一種無機-有機復合膨潤土材料及其制備方法和應用。

背景技術

膨潤土(bentonite)又稱膨潤巖或斑脫巖，是以蒙脫石為主要成分的黏土巖—蒙脫石黏土巖，我國出現的膨潤土又名斑脫巖、般土、皂土、膨土巖等。

膨潤土晶胞顆粒細小，具有很大的比表面積，此外還有許多優良的物理化學性質，包括黏結性、吸附性、催化活性、觸變性、可塑性、潤滑性和陽離子交換性等。膨潤土結構的層間域，主要由可交換性無機水合陽離子及水分子填充，其結構與性質的調控是近年來的研究熱點。通過離子交換、交聯柱撐等方法，可改變膨潤土的層間距、層間域電荷和介質環境，制備出各種不同用途的功能性材料。

用無機離子，尤其是多聚羥基金屬陽離子，取代膨潤土層間可交換性陽離子而插入結構層可以制備出無機柱撐膨潤土。目前對柱撐膨潤土的研究主要涉及Al、Fe、Cr、Zr等的單一多聚羥基金屬陽離子或混合金屬多聚物，通過文獻(J.L.Valverde et.al,Synthesis and characterization of PILCs with single and mixed oxide pillars prepared from two different bentonites.A comparative study,Microporous and Mesoporous Materials,1999,267:281)可以發現羥基鋁離子柱撐膨潤土的效果較好。

自Smith用有機銨離子(R-NH₃⁺)首次合成出有機膨潤土以來，國內外有了許多這方面的研究，設計合成了一系列有機膨潤土。有機膨潤土對非極性或弱極性有機污染物的吸附效果明顯優于無機膨潤土，目前用于膨潤土有機改性的試劑種類較多，如偶聯劑、表面活性劑、有機酸、有機胺等，但研究最多的還是表面活性劑。用表面活性劑改性的膨潤土有機碳含量高，具有疏水親油的特性，明顯增強了對水中有機物的吸附能力。

但實際廢水中污染物組分復雜，為提高對實際廢水中無機、有機污染物的吸附能力以增加膨潤土的通用性，可以制備無機-有機復合改性膨潤土。要求復合膨潤土不但具有無機膨潤土較大的比表面積與較高的熱穩定性，還具有有機膨潤土有機碳含量高的特點。目前常規的無機-有機復合改性膨潤土一般以多聚羥基金屬陽離子作為無機改性劑，以表面活性劑作為有機改性劑，如朱利中(Simultaneous sorption of phosphate and phenanthrene to inorgano-organo-bentonite from water,Journal of Hazardous Materials,2006,136(3):982-988)利用聚合羥基鐵離子與十六烷基三甲基溴化銨對膨潤土進行復合改性，制備的吸附劑對磷酸鹽及菲有較高的吸附率。但由于有機改性劑與膨潤土的作用力較弱，在吸附水中污染物的過程中表面活性劑易脫落，較難生物降解，這樣就存在著二次污染。為了適應更為高效、安全的環保理念，急需探索無二次污染的無機-有機復合改性膨潤土。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種無機-有機復合膨潤土材料的制備方法，該方法制得的材料無二次污染可作為一種環保型吸附劑。

本發明的另一目的是提供由上述方法制得的無機-有機復合膨潤土材料。

本發明的又一目的是提供上述無機-有機復合膨潤土材料在水處理方面的應用。

為達到上述目的，本發明提供了一種無機-有機復合膨潤土材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

將質量比為1:0.1-0.5的鋁柱撐膨潤土與殼聚糖季銨鹽在50-90℃下反應3-8小時，制得殼聚糖季銨鹽-鋁柱撐膨潤土，即所述無機-有機復合膨潤土材料。

在上述無機-有機復合膨潤土材料的制備方法中，優選地，該方法還包括：在所述反應3-8小時后，對得到的反應液進行抽濾、干燥的步驟。