[發(fā)明專利]一種層狀硅酸鹽礦物材料高效吸附劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710849508.2
• 申請(qǐng)日: 2017-09-20
• 公開（公告）號(hào): CN107583601B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫振亞;王徐越
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/12
• 分類號(hào): B01J20/12;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 劉洋

本發(fā)明公開了一種層狀硅酸鹽礦物材料高效吸附劑的制備方法，包括以下步驟：將層狀硅酸鹽礦物浸泡于水中，使其充分吸水后過濾，低溫干燥；然后冷凍處理，降溫至零度以下；然后放入真空抽濾器中抽真空處理；最后高溫干燥處理得到層狀硅酸鹽礦物材料高效吸附劑。“冷凍剝片”法是在不改變吸附劑的原有層間距的情況下進(jìn)行的物理改性過程，無需加入其它化學(xué)改性劑。有效避免改性過程帶來二次污染。本發(fā)明對(duì)層狀硅酸鹽礦物材料，通過“冷凍剝片”這一物理處理法，能夠增大礦物比表面積，極大得提高其吸附能力。特別是沒有采用化學(xué)試劑改性，避免了對(duì)待吸附處理材料的二次污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種層狀硅酸鹽礦物材料高效吸附劑的制備方法。

背景技術(shù)

層狀硅酸鹽礦物在自然界中分布廣泛，是構(gòu)成地殼的主要礦物，也是重要的工業(yè)礦物材料。因其顆粒物帶有電荷，并具有較大的比表面積和一定的離子交換容量，多作為吸附劑應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域處理各類廢水。通常該類吸附材料的對(duì)水體中有毒有機(jī)污染物吸附能力有限，達(dá)不到理想的處理效果，需要對(duì)礦物進(jìn)行改性以提高其吸附性能。傳統(tǒng)的改性方法主要包括無機(jī)、有機(jī)、酸改性、交聯(lián)改性等。但上述改性方法存在處理成本普遍較高，過程較為繁瑣，使用大量化學(xué)試劑帶來較為嚴(yán)重的二次污染等問題。

已有文獻(xiàn)詳述了層狀硅酸鹽粘土礦物，尤其是蒙脫石的不同化學(xué)改性方法，文中所提到改性礦物的制備方法中都存在需加入多種的化學(xué)試劑，會(huì)產(chǎn)生二次污染、改變礦物層間及孔洞結(jié)構(gòu)等問題。迄今，在不改變礦物層間距以及化學(xué)性質(zhì)的情況下，制備薄晶層層狀硅酸鹽礦物吸附劑還鮮有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種純物理方式得到的層狀硅酸鹽礦物材料高效吸附劑，使用時(shí)不會(huì)帶來二次污染，且對(duì)有機(jī)物的吸附效果優(yōu)異。

為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下：

一種層狀硅酸鹽礦物材料高效吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

將層狀硅酸鹽礦物浸泡于水中，使其充分吸水后過濾，低溫干燥；

然后冷凍處理，降溫至零度以下；

然后放入真空抽濾器中抽真空處理；

最后高溫干燥處理得到層狀硅酸鹽礦物材料高效吸附劑。

按上述方案，所述層狀硅酸鹽礦物為蒙脫石、累托石、滑石、海泡石、高嶺石或凹凸棒石。

按上述方案，水中浸泡時(shí)間為4h以上。

按上述方案，低溫干燥的溫度為40℃至100℃，烘干時(shí)間為2h至8h。

按上述方案，冷凍處理過程為將材料置于制冷設(shè)備中或者往材料中加入制冷劑，使其降溫至零度以下；所述制冷設(shè)備為低溫冰箱、冰柜或冷凍機(jī)；所述的制冷劑為液氮、液氧、液氫、液氦或液態(tài)CO₂；冷凍時(shí)間不少于10min。

按上述方案，真空抽濾時(shí)間為2h以上，真空度為610Pa以下。

按上述方案，高溫干燥處理的溫度為100℃至130℃，干燥時(shí)間為1h至3h。

按上述方案，重復(fù)1-6次，增加層狀硅酸鹽礦物材料吸附性能。

本發(fā)明將層狀硅酸鹽礦物浸泡于水中，讓材料充分吸水，使其發(fā)生溶脹，增大其片層含水率，利于后續(xù)“剝片”步驟進(jìn)行；之后將材料過濾，低溫干燥，以去除材料中游離水及部分片層水，使材料維持適當(dāng)?shù)暮剩杉铀賰鼋Y(jié)過程，并確保材料內(nèi)部水分被凍結(jié)；將材料置于制冷設(shè)備中或者往材料中加入制冷劑，使其降溫至零度以下進(jìn)行冷凍處理，然后放入真空抽濾器中抽真空處理，通過升華過程去除其凍結(jié)后的片層層間水，使材料剝離成超薄片層結(jié)構(gòu)，最后高溫干燥處理，進(jìn)一步除去材料中殘余水分，增加其吸附性，即得到層狀硅酸鹽礦物材料高效吸附劑。