氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽吸附重金屬的制配方法與流程
2023-06-25 09:04:21
本發明涉及重金屬吸附材料的製備技術，特別是氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽吸附重金屬的制配方法。
背景技術：
在日常生活中提到重金屬多半是以環境汙染領域的定義為準。由於人類對重金屬的開採、冶煉、加工及商業製造活動日益增多，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進入大氣、水、土壤中，引起嚴重的環境汙染。 以各種化學狀態或化學形態存在的重金屬，在進入環境或生態系統後就會存留、積累和遷移，造成危害。對人體毒害最大的有5種：鉛、汞、砷、鎘。這些重金屬在水中不能被分解，人飲用後毒性放大，與水中的其他毒素結合生成毒性更大的有機物。廢水排出的重金屬，即使濃度小，也可在藻類和底泥中積累，產生食物鏈濃縮，從而造成公害。廢水中重金屬離子處理方法常用的有：1)化學沉澱法、2)吸附法、3)氣浮法、4)氧化還原法、5)離子交換法、6)膜分離法等。這些方法中以化學沉澱法和吸附法應用最為廣泛。
矽酸鹽是矽、氧與其它化學元素 （主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等）結合而成的化合物。由於其結構上的特點，種類繁多（矽酸鹽礦物的基本結構是矽――氧四面體；在這種四面體內，矽原子佔據中心，四個氧原子佔據四角。這些四面體，依著四面體，依著不同的配合，形成了各類的矽酸鹽）。其中纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽屬於鏈狀結構的一種（如：單鏈[Si2O6]、透輝石CaMg[Si2O6]鏈狀、雙鏈[Si4O11]等）。它在地殼中分布極廣，我國就是其中之一。以往由於開發利用落後，矽酸鹽製品和材料仍廣泛用於各種工業。因此加強對纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽的科學研究，更好的來維護我們的生態系統環境。
本發明的目的是針對上述技術分析，提供一種工藝簡單、成本低、適用範圍廣、無二次汙染且有重金屬吸附作用的氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽的制配方法。
技術實現要素：
氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽吸附重金屬的制配方法，採用凝膠法製備，即以纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽為基體，通過高速剪切攪拌形成凝膠，再加入氨丙基三乙氧基矽烷製備氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽，步驟如下：
1）將纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽分散於去離子水中，按照去離子水：甲醇10：3的比例加入甲醇，形成纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽懸濁液
2）將上述纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽懸濁液在分散機上高速攪拌形成纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽凝膠；
3）高速攪拌條件下向纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽凝膠中加入氨丙基三乙氧基矽烷，繼續高速攪拌；
4）將上述凝膠體系在80℃下恆溫48小時；
5）將凝膠從凝膠體系中取出，在80℃烘乾，研磨後即得到氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽。
所述纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽懸濁液中纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽與去離子水的重量比為1:24。
所述巰丙基三甲氧基矽烷與天然黏土纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽的重量比為1:1。
所述高速攪拌速度為10000-12000轉/分鐘，高速攪拌形成纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽凝膠的時間為10分鐘，高速攪拌形成氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽凝膠體系的時間為30分鐘。
本發明的優點是：
1）吸附效果好：本發明製備的重金屬吸附分離材料氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽，含有大量的活性功能基團，可通過化學吸附等表面絡合反應吸附重金屬，經試驗證明氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽對鉛鎘銅鋅鉻具有較好的吸附效果。
2）用量少、易推廣：本發明的材料在投加量較少的情況下即可取得較好的效果，成本較低，不會產生二次汙染，易被社會接受。
3）適用範圍廣：本發明的吸附材料主要用於重金屬汙染水體、土壤的修復，對於由鉛鎘等多種重金屬元素引起的複合汙染也有顯著的效果，同時使用方法簡單，可以大規模推廣應用。
具體實施方式
實施例：
氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽重金屬吸附劑的製備方法，採用凝膠法製備，步驟如下：
1）將20g纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽分散於400ml去離子水中，然後加入120ml甲醇，用攪拌機攪拌，即形成纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽懸濁液；
2）將上述纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽懸濁液在分散機上，以12000轉/分鐘的速度高速攪拌10分鐘，形成纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽凝膠；
3）高速攪拌條件下向纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽凝膠中加入20ml氨丙基三乙氧基矽烷，繼續高速攪拌20分鐘形成纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽凝膠體系；
4）將上述凝膠體系在80℃下恆溫48小時；
5）將凝膠從凝膠體系中取出，在80℃烘乾，研磨後即得到氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽。
該氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽吸附水溶液重金屬+的應用檢測：
配置一系列濃度為50-250mg/L的硝酸鉛溶液、濃度為10-100mg/L的硝酸鎘溶液、濃度為10-150mg/L的硝酸鋅溶液、濃度為20-200mg/L的硝酸銅溶液作為工作液，分別量取50 mL置於100 mL離心管中，稱取氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽0.05 g分別加入已經添加重金屬汙染工作液的離心管中，氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽與汙液比1g/L，恆溫震蕩12 h，高速離心後取上層清液，用原子吸收分光光度計測定溶液中重金屬濃度，根據工作液中重金屬濃度前後濃度差計算氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽的吸附量。
檢測結果顯示:氨基修飾纖維貌鏈狀水鎂矽酸鹽對溶液中重金屬汙染具有良好的吸附效果，其飽和吸附量約為鉛180mg/g，鎘65mg/g，鋅60mg/g，銅80mg/g。