[發明專利]一種改性凹凸棒土/海藻酸鈉/聚乙烯醇復合吸附劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011077914.X
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112275264A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 何池全;張浦;胡安妮;王菲菲
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明涉及催化材料技術領域，提供了一種改性凹凸棒土/海藻酸鈉/聚乙烯醇復合吸附劑的制備方法，包括以下步驟：將凹凸棒土與鹽酸溶液混合進行酸改性，得到酸改性凹凸棒土；將得到的酸改性凹凸棒土依次與水、硫酸鎂溶液和氨水混合，進行復分解反應得到前軀體；將所述前軀體進行煅燒得到氧化鎂/凹凸棒土復合材料；將得到的氧化鎂/凹凸棒土復合材料與水、聚乙烯醇和海藻酸鈉混合得到混合液；將所述混合液依次進行成型和固化，得到改性凹凸棒土/海藻酸鈉/聚乙烯醇復合吸附劑。本發明提供的制備方法通過對凹凸棒土改性，能夠提高復合吸附劑的吸附性；經過成型和固化使復合吸附劑具有優異的機械性能，提高復合吸附劑的重復使用率。

技術領域

本發明涉及催化材料技術領域，尤其涉及一種鈷金屬有機骨架材料及其制備方法和應用。

背景技術

土壤是地球生物圈的重要組成部分，是農業和自然生態系統的基礎。土壤作為一種有生命的動態資源，是生產糧食、纖維等的基地，是環境中有害化合物形成、減毒和降解的緩沖劑，具有平衡區域和全球生態系統的功能，在維護地區環境質量方面起重要作用。重金屬污染具有隱蔽性、滯后性、形態多樣性、累積性和難消除性，土壤與水體中過量的重金屬會被生態系統中的動植物攝取，并且通過食物鏈產生放大的效應進入人體，影響居民身體健康，并且給生態系統造成嚴重危害。因此對于水體以及土壤中重金屬的去除，對于受重金屬污染環境的修復成為急需解決的生態問題。

對于土壤與水體中重金屬離子的去除，吸附技術由于其成本較低，操作方法較為簡易，而且具有較高的去除效果，因此成為一種較為有應用前景的生態環境修復手段。近年來，凹凸棒土作為一種吸附劑得到廣泛研究，它主要用于去除水體以及污染土壤中有機污染物以及重金屬離子，凹凸棒土主要通過離子交換，表面配合，表面配位的方式來吸附重金屬。(1)離子交換：凹凸棒土的層狀硅酸鹽布局中可能發生類質同晶置換從而發生布局電荷，以此吸附大量的陽離子以中和這些結構電荷。(2)表面配合：凹凸棒土表面位可以質化形成表面羥基，其可以與重金屬離子發生配位反應。(3)表面配位：硅酸鹽礦物的表面羥基位可以與重金屬離子發生靜電配位從而吸附重金屬離子。但天然凹凸棒石含有大量雜質，吸附能力不高、吸附選擇性差，因此通過改性的方法尋找高效，廉價，綠色的改性凹凸棒土符合吸附材料成為環境修復領域迫切解決的課題。

近年來對于凹凸棒土進行改性以提升其吸附性能引起廣泛關注，高溫改性可以有效地去除凹凸棒土內部孔道以及結構表面的水分子，也可能會打斷Si-O-M鍵，進而增強重金屬離子的吸附能力。對凹凸棒土進行適當酸處理可以活化孔道，產生更多的吸附點，進而增強凹凸棒土的吸附能力。有研究表明，采用凍干后交聯法制備了凹凸棒石(ATP)包埋在海藻酸鈉(SA)中形成的可漂浮多孔泡沫吸附劑。也有研究發現采用一鍋水熱法制備了凹凸棒石粘土-碳納米復合吸附劑，并對其應用進行了去除水中的有毒金屬離子的研究，這種新型ATP@C納米復合材料對Cr(VI)離子和Pb(II)離子具有較高的吸附能力。因此可通過對凹凸棒土進行表面修飾，增加其表面有機官能團，提高對水中重金屬的吸附能力。

雖然通過對凹凸棒土進行多方面的改性可以提高吸附材料的吸附能力，但現有技術中制備的吸附材料仍具有吸附性能較低以及重復使用率低的缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種吸附性能強、重復使用率高的改性凹凸棒土/海藻酸鈉/聚乙烯醇復合吸附劑及其制備方法和應用。

本發明提供了一種改性凹凸棒土/海藻酸鈉/聚乙烯醇復合吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將凹凸棒土與鹽酸溶液混合進行酸改性，得到酸改性凹凸棒土；

(2)將所述步驟(1)得到的酸改性凹凸棒土依次與水、硫酸鎂溶液和氨水混合，進行復分解反應得到前軀體；將所述前軀體進行煅燒得到氧化鎂/凹凸棒土復合材料；

(3)將所述步驟(2)得到的氧化鎂/凹凸棒土復合材料與水、聚乙烯醇和海藻酸鈉混合得到混合液；將所述混合液依次進行成型和固化，得到改性凹凸棒土/海藻酸鈉/聚乙烯醇復合吸附劑。