[發(fā)明專(zhuān)利]一種多孔凝膠吸附劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710833866.4
• 申請(qǐng)日: 2017-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107497405B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙云良;王偉;宋少先;易浩;陳天星;康石長(zhǎng);陳鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/24
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專(zhuān)利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;閉釗

本發(fā)明公開(kāi)了一種由剝離的蒙脫石納米片和殼聚糖組成的三維多孔凝膠吸附劑，其中殼聚糖的占比為5?50wt％。該三維多孔凝膠吸附劑由蒙脫石分散在水中經(jīng)反復(fù)離心后超聲剝離，再次離心得到剝離的蒙脫石納米片溶液，將其與殼聚糖的醋酸溶液混合，在80～100℃條件下養(yǎng)護(hù)20～30h即得。本發(fā)明解決了蒙脫石作為吸附劑時(shí)固液分離困難的問(wèn)題，所制得的蒙脫石多孔凝膠吸附劑具有更多的吸附點(diǎn)位和比表面積，吸附效果優(yōu)異，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其對(duì)水中重金屬離子及有機(jī)物大分子都有很好的去除效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多孔材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多孔凝膠吸附劑及其制備方法。

背景技術(shù)

蒙脫石自然資源豐富，經(jīng)濟(jì)成本低，吸附效果好，是一種較理想的吸附劑，被廣泛應(yīng)用于水中污染物的去除，但其天然粒度<2μm，常以微細(xì)粉末的形式存在。當(dāng)其作為吸附劑置于水中時(shí)，水分子可以進(jìn)入層間，引起晶格膨脹，使蒙脫石在水中分散并保持穩(wěn)定的懸浮狀，造成固液分離十分困難，嚴(yán)重影響蒙脫石吸附劑的使用。在工業(yè)應(yīng)用時(shí)，通常對(duì)其進(jìn)行造粒處理，以便于后續(xù)固液分離。為保證顆粒的強(qiáng)度，減少耗損率，造粒時(shí)一般加入粘結(jié)劑并進(jìn)行焙燒，這使得顆粒中的蒙脫石在水中難以發(fā)生膨脹。但是，未水化膨脹的蒙脫石片層間距較小，一般為0.25～0.5nm。在公開(kāi)論文(M.Dai,L.Xia,S.Song,C.Peng,A.Lopez-Valdivieso,Adsorption of As(V)inside the pores of porous hematite in water,J.Hazard.Mater.307(2016)312–317.)中，Dai等人的研究表明，在吸附過(guò)程中，吸附質(zhì)優(yōu)先在外表面和孔口吸附，且易在孔口發(fā)生堵塞，使得吸附劑的有效比表面積顯著降低。蒙脫石作為吸附劑使用時(shí)，對(duì)于直徑較大的吸附質(zhì)，即使通過(guò)柱撐改性將其片層間距增大到1～4nm，吸附質(zhì)也容易在孔口堵塞；而對(duì)于直徑較小的吸附質(zhì)，即使在孔口不發(fā)生吸附堵塞，也會(huì)抑制其余吸附質(zhì)向孔內(nèi)部遷移，致使蒙脫石層間豐富的吸附位點(diǎn)未能得到充分利用，顯著降低了其吸附性能。當(dāng)前，蒙脫石吸附劑很難實(shí)現(xiàn)既固液分離簡(jiǎn)單又完全釋放吸附位點(diǎn)。

蒙脫石片層主要通過(guò)微弱的范德華力結(jié)合。當(dāng)蒙脫石浸入水中，水分子進(jìn)入層間將蒙脫石片層撐開(kāi)，進(jìn)一步減弱蒙脫石片層之間的引力作用。在超聲波場(chǎng)或機(jī)械剪切力場(chǎng)下可能會(huì)將撐開(kāi)的蒙脫石剝離成單層或者幾個(gè)單層結(jié)構(gòu)的二維納米片。在公開(kāi)論文(Y.Zhao,H.Yi,F.Jia,H.Li,C.Peng,S.Song,A novel method for determining thethickness of hydration shells on nanosheets:A case of montmorillonite inwater,Powder Technol.306(2016)74–79.)中，Zhao等人通過(guò)原子力顯微鏡(AFM)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，超聲波和高強(qiáng)度機(jī)械剪切作用可將水中蒙脫石剝離成1nm厚的單片層。剝離成二維納米片的蒙脫石，比表面積顯著增加，吸附位點(diǎn)也完全釋放。