[發明專利]一種基于蒙脫石的多孔材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010051704.7
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111167411B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 楊霆;邱敬賢;何曦
• 申請（專利權）人: 長沙凱天工研院環保服務有限公司
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鐘丹;魏娟

本發明公開了一種基于蒙脫石的多孔材料及其制備方法和應用，由以下按照重量份的原料制成：蒙脫石23?32份、脫乙酰甲殼素15?21份、鈉基膨潤土13?18份、造孔劑8?15份、氧化石墨烯4?10份、氫氧化鈉2?9份。其制備方法為，先將蒙脫石粉末、脫乙酰甲殼素粉末和鈉基膨潤土粉末加入氫氧化鈉溶液，獲得沉淀再加入氧化石墨烯混合獲得混合粉末，混合粉末壓制成形獲得壓坯，壓坯經燒結即得。在燒結時，控制燒結中期結束，從而獲得強度高，孔隙率豐富的多孔材料，所制備的復合型重金屬廢水處理材料對重金屬具有較好的吸附效果，且吸附性能優于目前常規的改性蒙脫石，并可再生使用，具有重要的市場價值和社會價值。

技術領域

本發明屬于環保材料領域，具體涉及一種基于蒙脫石的多孔材料及其制備方法和應用。

背景技術

水體污染中，含有重金屬的廢水對人居環境造成了巨大的威脅。目前，重金屬廢水處理主要有化學法、物理法和生物法三大類，其中以物理法中的吸附法為最常用的方法之一。常用的吸附劑包括天然材料和人工材料兩種，天然材料材料包括活性炭、礦物質等，人工材料包括改性礦物基材料和改性納米粉體材料等。一般來說，天然材料較易獲取，成本較低，但吸附效果較差，難以廣泛利用；現有的技術一般圍繞著礦物基粉體材料進行表面改性，而由于礦物基粉體材料基體強度不高，無自承重結構，造成其再生困難等問題。

蒙脫石是自然界常見的硅酸鹽礦物之一。蒙脫石具有較大的比表面積和孔容，其結構單元層為2層硅氧四面體夾帶1層鋁氧八面體，靠共用的氧原子連接，在四面體和八面體內可以發生同晶置換，晶胞內高價硅離子Si⁴⁺、鋁離子Al³⁺能部分或全部的被其他低價陽離子置換，結果使蒙脫石單位晶胞帶負電荷，成為一個大負離子團，其層間的陽離子也可以互相交換，決定其能有效吸附廢水中的重金屬離子。目前，以蒙脫石為基礎材料制備的重金屬吸附材料一般為粉末狀，對重金屬廢水進行處理后仍需進行過濾及收集，且過濾及分離難度較高，造成其難以回收再利用的現狀。如何能在現有的技術上進一步提高基于蒙脫石的吸附材料的重金屬吸附性能及可再生性能，是目前待解決的問題之一。

多孔材料是指含一定數量孔洞的結構體，是一種由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的材料，一般具有相對密度低、比強度高、比表面積高、重量輕、吸附性好、滲透性好等優點。

傳統的燒結過程可分為燒結初期、燒結中期和燒結后期三個階段；其中，燒結初期，坯體中顆粒重排，顆粒接觸處產生鍵合，逐漸形成燒結頸，空隙變形縮小。燒結中期，傳質開始，粒界增大，空隙進一步變性縮小，但仍然連通。燒結后期，傳質繼續進行，粒徑增大，氣孔變成孤立的閉氣孔，致密化過程逐漸形成。因此，導致燒結材料的孔隙率低，從而影響到材料的吸附性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種可再生的基于蒙脫石的多孔材料及其制備方法和應用，應用于重金屬廢水處理，可用于吸附多種重金屬。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明一種基于蒙脫石的多孔材料，由以下按照重量份的原料組成：蒙脫石23-32份、脫乙酰甲殼素15-21份、鈉基膨潤土13-18份、造孔劑8-15份、氧化石墨烯4-10份、氫氧化鈉2-9份。

作為優選的方案：由以下按照重量份的原料組成：蒙脫石28-32份、脫乙酰甲殼素19-21份、鈉基膨潤土16-18份、造孔劑12-15份、氧化石墨烯6-7份、氫氧化鈉4-6份。

作為進一步優選的方案：由以下按照重量份的原料組成：蒙脫石28份、脫乙酰甲殼素19份、鈉基膨潤土16份、造孔劑12份、氧化石墨烯6份、氫氧化鈉5份。

優選的方案，所述造孔劑為淀粉、碳粉、碳酸氫銨、PMMA微球、PS微球中的至少一種。優選的，所述造孔劑為碳粉與碳酸氫銨組成的混合物，所述造孔劑中，按質量比計，碳粉與碳酸氫銨＝1:1。

本發明一種基于蒙脫石的多孔材料的制備方法，步驟如下：