[發明專利]一種烷基氯化銨改性鈉基膨潤土的制備方法及其在處理石油廢水中的應用

在審

• 申請號: 202110997485.6
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113680312A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 王順慧;蘭貴紅;孫寧妍;葉歡;吳虹宇;孫喬;劉向明;程興濤
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: B01J20/12
• 分類號: B01J20/12;B01J20/30;B01J20/32;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 王攀

本發明公開了一種烷基氯化銨改性鈉基膨潤土的制備方法，包括以下步驟：(1)在鈉基膨潤土中加入去離子水，調節pH值至7～8，然后加入四甲基氯化銨，加熱攪拌至完全溶解；(2)繼續加入十八烷基三甲基氯化銨溶液，在加熱條件下攪拌一段時間后，冷卻至室溫、洗滌、抽濾、烘干、冷卻后研磨過篩，即可。將改性鈉基膨潤土投加到含油廢水中，調節pH為6～7，設定溫度在45±1℃條件下反應，攪拌2～3h，含油廢水中油污除去率可高達96.25％，吸附去除廢水的油污廢水可達標排放(GB8978?1996)。

技術領域

本發明涉及廢水處理技術領域，更具體的說是涉及一種烷基氯化銨改性鈉基膨潤土的制備方法及其在處理石油廢水中的應用。

背景技術

石油工業廢水中不僅含有大量的烴類，還有酚類、多環芳烴、酯類等有毒物質，若不恰當處理，會造成水體中有毒物質的積累，最終造成生態系統的損害。含油廢水的成分和特征因工業不同而相差較大，含油廢水成分復雜，通過粒徑大小主要分為懸浮油、分散油、乳化油、溶解油，隨著政府部門對水環境污染等問題加以重視，對有油污水做出了嚴格的排放要求，因此對石油污水處理技術的進一步研究具有較高的現實意義和實用價值。

當前含油廢水的處理方法通過作用原理分類，主要包括重力分離法、過濾分離法、混凝法、生物法、浮選法和吸附分離法等，其中吸附法常采用膨潤土。膨潤土是一種廉價無毒、性能優異的吸附劑，在我國含量居世界第二，占世界總量的60％，預測資源量在70億噸以上，且價格便宜、比表面積大、吸附能力強，膨潤土又叫蒙脫石粘土，蒙脫石的理論分子式為：Ex(H₂O)₄{(Al₂-X,Mgx)₂[(Si,Al)₄O₁₀](OH)₂}。膨潤土是一種廉價無毒，性能優異的吸附劑，由于膨潤土有很大的比表面積和陽離子交換容積，并且其表面吸附一層水膜，所以膨潤土具有許多優越特性，如親水性、膨脹性、吸附性、懸浮性和穩定性等。但是由于其良好的親水疏油性，在處理含油廢水時效果不佳。改性后的膨潤土不僅可以進一步提高其比表面積，擴大層間距，更重要的是可以改變其親水性，從而顯著的提高其吸油性能，改性膨潤土用于處理含油廢水的研究多以十六烷基三甲基溴化銨作為改性劑，例如曹春艷等用CTMAB改性膨潤土處理含油廢水，除油率達到85.8％(曹春艷，于冰，趙瑩瑩.機改性膨潤土處理含油廢水的研究[J].硅酸鹽通報，2012，31(6):1382－1387)；洪雷等利用磁化有機改性膨潤土考察其對水中全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)的吸附性能，發現此改性材料吸附PFOS的效果優于PFOA(洪雷,丁倩云,孫建強,常青.磁化有機改性膨潤土吸附水中全氟化合物的實驗[J].蘭州交通大學學報,2021,40(02):107-113.)，但是其吸油性能均有一定的局限性。

因此，如何在石油廢水處理過程中進一步提高膨潤土的吸油性能是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種烷基氯化銨改性鈉基膨潤土的制備方法，不僅可以提高膨潤土的比表面積，而且也可以改變膨潤土吸附材料的親水性，提高膨潤土的吸油性能，將其用于石油廢水的處理中，油污去除效率高且對環境友好。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種烷基氯化銨改性鈉基膨潤土的制備方法，包括以下步驟：

(1)在鈉基膨潤土中加入去離子水，調節pH值至7～8，然后加入四甲基氯化銨，加熱攪拌至完全溶解；

(2)繼續加入十八烷基三甲基氯化銨溶液，在加熱條件下攪拌一段時間后，冷卻至室溫、洗滌、抽濾、烘干、冷卻后研磨過篩，即可。

鈉基膨潤土是一種廉價無毒、性能優異的吸附劑，具有良好的分散性，和良好的親水疏油性，由于鈉基膨潤土具有這樣的親水性，在處理含油廢水時效果不佳，通過雙烷基改性后的膨潤土不僅可以改變表面性質，還可以改善膨潤土的蓬松度，擴大層間距，增大比表面積，顯著增加其吸附性能。