柱撐複合型洗消劑的製備方法
2023-11-06 22:56:27 1
柱撐複合型洗消劑的製備方法
【專利摘要】本發明涉及柱撐複合型洗消劑的製備方法，包括以下步驟：1）無機鋁柱撐劑的製備；2）無機鋁柱撐/膨潤土複合產物的製備；3）將步驟2）的產物均勻分散至去離子水中，緩慢滴加表面活性劑水溶液，滴加完畢後攪拌，產品經抽濾固液分離，用去離子水洗滌，真空乾燥至產品恆重，研磨過篩，得到產品。利用本發明的方法製備的柱撐複合型洗消劑的層間結構較MMT更為優異，對苯酚的去除率大大增加。
【專利說明】柱撐複合型洗消劑的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種洗消劑的製備方法，特別涉及一種柱撐複合型洗消劑的製備方法。
【背景技術】
[0002]苯酚是重要的有機化工原料，在合成纖維、塑料、合成橡膠、醫藥、農藥煉油等工業中有著重要用途，但是其對人類的健康和環境危害較大，一旦洩露將對人體及周邊環境造成腐蝕及汙染。因此，為有效降低洩漏事故中苯酚的毒害作用，避免洗消對水體及其關聯生物的二次危害，有必要對苯酚洩漏事故進行快速、高效、環境友好的應急洗消處置以滿足消防部隊的應急救援要求。膨潤土具有很強的吸附能力和陽離子交換能力，但其本身受層間距小，耐熱性差等缺點限制，難以直接應用於廢水處理。
【發明內容】
[0003]為了彌補膨潤土的缺陷，本發明以膨潤土為原料，將表面活性劑引入氫氧化鋁柱撐的膨潤土 (簡稱鋁柱撐膨潤土)層間從而合成出更大孔徑的無機-有機複合鋁柱撐複合型膨潤土。
[0004]本發明的柱撐複合型洗消劑的製備方法，包括以下步驟:
[0005](1)、製備無機鋁柱撐劑；
[0006](2)、取經研磨過篩處理後的膨潤土置於燒瓶內，加入200mL去離子水，充分攪拌，將材料充分分散在水中，加熱至80°C，緩慢滴加無機鋁柱撐劑，保持鋁離子與膨潤土用量比為10mmol/g，滴加完畢後，繼續攪拌4~5h，經抽濾固液分離，固體用去離子水洗滌至用硝酸銀溶液檢測洗滌液中無氯離子存在，再60°C下真空乾燥至產品恆重，研磨產物，過200目篩，製得無機鋁柱撐/膨潤土複合產物，待用；
[0007](3)、將步驟(2)的產物均勻分散至200mL去離子水中，加熱至70°C，採取分步滴加法緩慢滴加表面活性劑水溶液，保持膨潤土用量與表面活性劑水溶液用量質量比1:30，滴加完畢後，繼續攪拌4~5小時，產品經抽濾固液分離，用去離子水洗滌至用硝酸銀溶液檢測洗滌液中無氯離子存在，在60°C下真空乾燥至產品恆重，研磨產物，過200目篩，得到柱撐複合型洗消劑。
[0008]表面活性劑水溶液的質量百分濃度範圍為I~50%。
[0009]所述表面活性劑包括3-十二烷氧基-2-十八醯氧基丙基三甲基氯化銨，十二烷基三甲基氯化銨，十四烷基三甲基溴化銨，十六烷基三甲基溴化銨，十六烷基氯化吡啶，十八烷基三甲基溴化銨，二十二烷基三甲基氯化銨，乙撐基雙(十二烷基二甲基氯化銨)，乙撐基雙(十八烷基二甲基氯化銨)，八烷基糖苷乙基三甲基氯化銨，十烷基糖苷乙基三甲基氯化銨，十二烷基糖苷乙基三甲基氯化銨。
[0010]一種柱撐複合型洗消劑的用途，其特徵在於，吸附水樣中苯酚的適宜條件為:振蕩時間為120min、環境溫度為25°C、洗消劑用量為0.30g、水中pH=6.86。[0011]本發明的有益效果有以下兩點:(1)利用本發明的方法製備的柱撐複合型洗消劑的層間結構較MMT更為優異；(2)利用本發明的方法製備的柱撐複合型洗消劑對苯酚的去除率大大增加。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1 為 A113/D0TAC/MMT 體系與 MMT 的 FTIR 圖；
[0013]圖2 為 A113/D0TAC/MMT 的 TG/DTG 曲線；
[0014]圖3為A113/D0TAC/MMT體系的等溫吸附_脫附曲線；
[0015]圖4為A113/D0TAC/MMT體系的BET 二常數方程擬合結果；
[0016]圖5為A113/D0TAC/MMT體系的X-射線衍射圖譜；
[0017]圖6為振蕩時間對A113/D0TAC/MMT洗消苯酚水樣的影響；
[0018]圖7為環境溫度對A113/D0TAC/MMT體系洗消苯酚水樣影響；
[0019]圖8為A113/D0TAC/MMT用量對苯酚洗消量的影響；
[0020]圖9為水樣pH對A113/D0TAC/MMT體系複合洗消劑苯酚洗消量的影響。
【具體實施方式】
[0021]實施例:
[0022](I)無機鋁柱撐劑的製備:0.2g/L三氯化鋁溶液IOOmL置於燒瓶中加熱至80°C，恆溫攪拌，緩慢滴加0.66g/L氫氧化鈉溶液IOOmL,滴加完畢後保持溫度在80°C，攪拌2h後結束反應，將溶液置於室溫下陳化48h，上層清液為鋁柱撐添加劑(氫氧化鋁膠體)，簡稱Al13 ；
[0023](2)無機鋁柱撐/膨潤土複合產物的製備:取經研磨過篩處理後的膨潤土(MMT)置於燒瓶內，加入200mL去離子水，充分攪拌，將材料充分分散在水中，加熱至80°C，緩慢滴加無機鋁柱撐劑Al13,保持鋁離子與膨潤土用量比為lOmmol/g，滴加完畢後，繼續攪拌4~5h，經抽濾固液分離，固體用去離子水洗滌至用硝酸銀溶液檢測洗滌液中無氯離子存在，在60°C下真空乾燥至產品恆重，研磨產物，過200目篩，製得無機鋁柱撐/膨潤土複合產物，待用；
[0024](3)將實例(2)的產物均勻分散至200mL去離子水中，加熱至70°C，採取分步滴加法緩慢滴加表面活性劑3-十二烷氧基-2-十八醯氧基丙基三甲基氯化銨(DOTAC)水溶液(質量百分濃度為50%)，保持膨潤土用量與3-十二烷氧基-2-十八醯氧基丙基三甲基氯化銨(DOTAC)水溶液用量質量比為1:30，滴加完畢後，繼續攪拌4~5小時，產品經抽濾固液分離，用去離子水洗滌至用硝酸銀溶液檢測洗滌液中無氯離子存在，在60°C下真空乾燥至產品恆重，研磨產物，過200目篩，得到柱撐複合型洗消劑，簡稱為A113/D0TAC/MMT。
[0025]A113/D0TAC/MMT 的結構表徵
[0026](I)傅立葉紅外分析
[0027]對A113/D0TAC/MMT進行傅立葉紅外分析，並與MMT進行對比，見圖1。
[0028]由圖1知，比較A113/D0TAC/MMT和MMT的紅外譜圖分析結果可以看出:在1036CHT1，916cm_1,837cm_1, 796cm_1, 519cm_1,463cm_1 附近處，A113/D0TAC/MMT 和 MMT 皆存在吸收峰，其分別是S1-0，A1-0H, Fe-OH和Mg-OH的伸縮振動和S1-O-Mg和S1-O-Fe的彎曲振動，這表明A113/D0TAC/MMT複合體系中的結構層間離子被其他有機基團置換，但仍保持層狀矽酸鹽骨架；在3620CHT1和3430CHT1附近處有羥基-OH的伸縮振動峰，3620cm^為MMT結構層內的羥基-OH伸縮振動，3430CHT1處峰較寬，為MMT層間水的伸縮振動。這表明MMT層間吸附水的存在；在1640CHT1處有羥基-OH的彎曲振動峰，這表明膨潤土晶格中含有較多結晶水；這一結果與單一膨潤土 MMT的熱重分析結果一致。
[0029]在2920CHT1，2852cm-1,1472cm-1 處，A113/D0TAC/MMT 的紅外吸收峰多出了三個。其中，2920CHT1波數處是C-H的反對稱伸縮振動吸收峰，2852CHT1波數處是C-H對稱伸縮振動吸收峰，1472cm-1波數處是C-H彎曲振動吸收峰。這表明表面活性劑中的長碳鏈已進入到MMT層間結構中，在3430cm—1處和1640cm—1處雖然出現了羥基-OH振動吸收峰，但Al13/D0TAC/MMT在該處相對強度明顯弱於MMT。這表明A113/D0TAC/MMT體系的建立起到了疏水作用，致使羥基間締合變小，而其晶格結構依然保留。
[0030](2)熱失重分析
[0031]對A113/D0TAC/MMT樣品進行熱失重分析，見圖2。
[0032]由圖2知，A113/D0TAC/MMT的TG/DTG曲線主要有四個失重臺階，第一個失重臺階質量損失較小，在50-70°C溫區，最大質量損失速率為0.013%°C 質量損失較小可忽略不計，這表明AI i 3/DOTAC/MMT體系的層間親水性己大為減弱，且其中的含水量遠小於MMT (3.30%);第二個失重臺階在200-300°C溫區，最大質量損失速率為0.39158%°C '質量損失為9.24%，這主要是由於體系層間Al柱撐化合物脫去層間和微孔水並開始受熱分解的緣故，300-500°C溫區的失重臺階是由於膨潤土層間Al柱撐化合物中插層劑結構被破壞及體系有機相受熱分解造成的，最大質量損失速率為0.115%°C ―1，質量損失為11.2% ;第四個失重臺階在500-700°C溫區，該溫區內的失重主要是由於膨潤土結構晶格受熱破壞，結構水脫羥造成的，最大質量損失速率為0.052%.V ―1，質量損失為6.89%。
[0033](3)比表面積及孔徑分析
[0034]對Al 13/D0TAC/MMT體系樣品進行BET法比表面積及孔徑分析，樣品的等溫吸附-脫附曲線見圖3。通過BET 二常數方程對A113/D0TAC/MMT體系樣品氮氣吸附結果進行擬合，效果均較好(R2X).95)，如圖4。經計算得到樣品的比表面積及孔徑數據如表1所示。
[0035]由表1知，A113/D0TAC/MMT的比表面積為37.40m2/g，累積孔內表面積在164.36m2/g左右，累積孔體積分別為0.94m3/g，平均孔直徑分別為22nm左右，以上孔徑數據皆高於單一 MMT，在DOTAC添加量相同的條件下，A113/D0TAC/MMT體系在柱撐作用下，複合體系吸納有機相的吸附位數量、體積都有增加，因此其比表面積及孔徑結構都有一定的提升和強化。
[0036]表1A113/D0TAC/MMT體系的比表面積及孔徑分析結果
[0037]
【權利要求】
1.一種柱撐複合型洗消劑的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)、製備無機鋁柱撐劑； (2)、取經研磨過篩處理後的膨潤土置於燒瓶內，加入200mL去離子水，充分攪拌，將材料充分分散在水中，加熱至80°C，緩慢滴加無機鋁柱撐劑，保持鋁離子與膨潤土用量比為10mmol/g，滴加完畢後，繼續攪拌4~5h，經抽濾固液分離，固體用去離子水洗滌至用硝酸銀溶液檢測洗滌液中無氯離子存在，再60°C下真空乾燥至產品恆重，研磨產物，過200目篩，製得無機鋁柱撐/膨潤土複合產物，待用； (3)、將步驟(2)的產物均勻分散至200mL去離子水中，加熱至70°C，採取分步滴加法緩慢滴加表面活性劑水溶液，保持膨潤土用量與表面活性劑水溶液用量質量比1:30，滴加完畢後，繼續攪拌4~5小時，產品經抽濾固液分離，用去離子水洗滌至用硝酸銀溶液檢測洗滌液中無氯離子存在 ，在60°C下真空乾燥至產品恆重，研磨產物，過200目篩，得到柱撐複合型洗消劑。
2.根據權利要求1所述的一種柱撐複合型洗消劑的製備方法，其特徵在於:所述表面活性劑包括3-十二烷氧基-2-十八酸氧基丙基二甲基氯化銨，十二烷基二甲基氯化銨，十四烷基三甲基溴化銨，十六烷基三甲基溴化銨，十六烷基氯化吡啶，十八烷基三甲基溴化銨，二十二烷基三甲基氯化銨，乙撐基雙(十二烷基二甲基氯化銨)，乙撐基雙(十八烷基二甲基氯化銨)，八烷基糖苷乙基三甲基氯化銨，十烷基糖苷乙基三甲基氯化銨，十二烷基糖苷乙基三甲基氯化銨。
3.一種柱撐複合型洗消劑的用途，其特徵在於，吸附水樣中苯酚的適宜條件為:振蕩時間為120min、環境溫度為25°C、洗消劑用量為0.30g、水中pH=6.86。
【文檔編號】C02F1/28GK103833089SQ201410036381
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2014年1月24日
【發明者】盧林剛, 張曉晨, 王俊迪, 邵高聳, 於寶剛 申請人:中國人民武裝警察部隊學院