[發明專利]一種利用天然混合黏土制備磁性介孔復合吸附劑的方法

有效

• 申請號: 202011205622.X
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112316894B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 王文波;張寰;王雪;劉翔宇;何慶東
• 申請（專利權）人: 內蒙古大學
• 主分類號: B01J20/12
• 分類號: B01J20/12;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 深圳中細軟知識產權代理有限公司 44528
• 代理人: 王志強

本申請提供一種利用天然混合黏土制備磁性介孔復合吸附劑的方法，屬于天然非金屬礦深加工和吸附材料制備技術領域。該方法以低質混合黏土為原料，通過表面活化和磁功能化改性后，再經過一步水熱反應將黏土中的礦物組分轉化和重組成新的磁性介孔硅酸鹽材料，原材料成本低廉、來源廣泛；產品的磁性較強，易于磁分離；產品孔徑分布窄，比表面積為513.96m²/g，吸附達到了磁性黏土吸附能力的3～6倍，是一種易于分離的高性能吸附劑。

技術領域

本發明涉及一種利用天然混合黏土制備磁性介孔復合吸附劑的方法，屬于天然非金屬礦深加工和吸附材料制備技術領域。

背景技術

我國內蒙古自治區和甘肅省境內儲量巨大的紅色黏土礦物，其遠景儲量達到30億噸之多，所蘊藏的潛在應用價值不可限量。礦物組成分析結果表明，這類紅色黏土是由凹凸棒石、伊利石、綠泥石、伊蒙混層黏土等黏土礦物和方解石、白云石、赤鐵礦、石英等共生或伴生礦物組成。由于此類黏土礦物的組成復雜、顏色較深、性能較差，制約了高附加值產品開發，導致資源的利用率和產品的市場競爭力較低，制約了我國優勢黏土礦物資源的高效、高值開發和利用。

近年來，隨著優質黏土礦物資源的不斷消耗，含有共伴生礦的黏土資源的高效、高值利用受到了廣泛關注，人們采用了多種方法來提高含共伴生黏土礦物的附加值。其中，提純處理是目前最常用的提高黏土礦物純度，進而提高應用價值的方法。在提純過程中，采用酸處理除去碳酸鹽類雜質，再通過陳化、重力沉降、多次離心分離除去大顆粒石英砂或蛋白石，進而提高黏土組分的含量。對于純度較高的黏土礦物，提純處理可以有效降低雜礦含量，提高主要黏土礦物組分的純度，進而改善使用性能。然而，對于組分復雜的黏土礦物，由于不同礦物組分是共生在一起的，所以很難通過提純來顯著提高其中某種礦物組分的含量。即便通過多次純可以在一定程度上提高某種礦物組分含量，那么所需的提純工藝復雜、收率低(僅有2～5％)、成本高、耗水耗能，活化劑還會引起環境污染。因此，無需經過任何前處理，將混合黏土礦物中的全部組分同步轉化并重組成新的材料，是此類黏土礦物綜合、高效利用的最為有效的途徑。

發明內容

本申請的目的在于提供一種利用天然混合黏土制備磁性介孔復合吸附劑的方法，在開發出適用于重金屬離子、染料、抗生素等污染物吸附的磁性吸附劑的同時，解決利用低質黏土制備新材料的瓶頸問題，為我國儲量豐富的低品位黏土礦或尾礦的高值、高效利用開辟新途徑。

本申請提供一種利用天然混合黏土制備磁性介孔復合吸附劑的方法，包括以下步驟

(1)將天然混合黏土進行空氣等離子體球磨處理1～2h，提高黏土礦物的表面活性，降低惰性Si-O-Si和Si-O-M鍵的活化能；

(2)將空氣等離子體球磨處理的黏土礦物與二價鐵鹽和三價鐵鹽固體充分混合均勻，然后對輥擠壓處理3～5次，得到厚度為0.25～1mm的薄片；

(3)將步驟(2)中得到的薄片在5000rpm高速剪切作用下按固液比1:10分散到水中，得到均勻的水懸浮液，然后加入濃氨水和有機堿組成的混合堿，繼續在80℃下熟化2～4h，得到含有磁性黏土礦物和氨水的混合物；

(4)向步驟(3)中得到的混合物中加入過碳酸鈉、水溶性硅酸鹽和馬來酸酐，然后再加入金屬鹽，充分攪拌混合均勻；

(5)將步驟(4)中得到的混合物轉入到水熱反應釜中，密閉后充氮氣保護，然后在壓力4～8MPa和溫度170～260℃條件下反應2～12h，然后自然冷卻至室溫；

(6)將反應產物進行固液分離，固體經過洗滌、干燥、粉碎處理后得到磁性復合吸附劑。

在一種可能的實施方式中，所述的天然混合黏土中含有多種礦物，包括凹凸棒石、伊利石、綠泥石、伊蒙黏土、石英、方解石、非晶態赤鐵礦、長石。

在一種可能的實施方式中，所述空氣等離子體球磨處理時的放電電壓為8～12kV，放電電源功率為1.0～2.5KW，轉速為950～1400rpm。