一種AlCe複合柱撐粘土的製備方法與流程
2023-09-20 17:32:55
本發明屬於粘土製備方法
技術領域：
，涉及一種AlCe複合柱撐粘土的製備方法。
背景技術：
：粘土作為吸附材料具有來源廣泛、價格便宜、容易再生並且有較高的穩定性，且其具有大的層間距、較高的比表面積以及良好的陽離子交換性等優勢而被廣泛應用於環境汙染治理領域。但是由於組成結構蒙脫石表面矽氧結構帶負電荷及層間陽離子易水解，使得陰離子和親油性的汙染物難於有效處理。因而需要對膨潤土進行改性。常見的改性方法多為無機改性、有機改性以及無機-有機複合改性。針對無機改性膨潤土，多為羥基金屬陽離子改性膨潤土，如羥基鋁、羥基鐵、羥基鉻等，這些改性金屬單一，不能更好的提高改性粘土的層間距和比表面積，對於一些特殊場合也不能很好的提高粘土的結構穩定性。技術實現要素：本發明的目的是提供一種AlCe複合柱撐粘土的製備方法，解決了現有製備方法中粘土層間距小和比表面積低的問題。本發明所採用的技術方案是，一種AlCe複合柱撐粘土的製備方法，具體按照以下步驟實施：步驟1.按質量比為1.5:100分別稱取天然鈉基粘土與蒸餾水，將稱取的天然鈉基粘土添加到蒸餾水中，以150～250r/min的速率進行振蕩4～5h，使粘土分散，吸水膨脹，得到溶液a；步驟2.將AlCl3溶液和Ce(NO3)3溶液混合，得到混合液d；步驟3.在溫度為60℃～80℃的環境下，以50～100r/min的速率邊攪拌，邊將NaOH溶液滴加到混合液d中，其中NaOH溶液與混合液d的摩爾比為2.4～2.8：1，反應2～3h，得到AlCe交聯劑b液；步驟4.在溫度為40℃～60℃的環境下，以50～100r/min的速率邊攪拌，邊將AlCe交聯劑b液滴加至溶液a中，其中，AlCe交聯劑b液中所含Al與Ce的物質的量的和與溶液a中所含天然鈉基粘土的質量的比為8～20mmol：1g，反應3～5h，得到混合液c；步驟5.採用真空泵對步驟4中得到的混合液c進行減壓抽濾，用蒸餾水洗滌沉澱至無CL-，100～120℃烘乾，研磨即得AlCe複合柱撐粘土。本發明的特點還在於，步驟3中NaOH溶液濃度為1～2mol/L，混合液d的濃度為4～5mol/L。混合液d中Al與Ce的摩爾比為2.5～5：1。本發明的有益效果是，採用本發明的一種AlCe複合柱撐粘土的製備方法製備的黏土其複合粘土的比表面積和層間距尺寸有效改善了，同時提高了粘土的吸附性能。附圖說明圖1是鈉基粘土、Al柱撐粘土以及AlCe複合柱撐粘土的XRD譜圖；圖2是AlCe複合柱撐粘土的N2吸附脫附等溫曲線圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。本發明的一種AlCe複合柱撐粘土的製備方法，具體按照以下步驟實施：步驟1.按質量比為1.5:100分別稱取天然鈉基粘土與蒸餾水，將稱取的天然鈉基粘土添加到蒸餾水中，以150～250r/min的速率進行振蕩4～5h，使粘土分散，吸水膨脹，得到溶液a；步驟2.將AlCl3溶液和Ce(NO3)3溶液混合，得到混合液d；步驟3.在溫度為60℃～80℃的環境下，以50～100r/min的速率邊攪拌，邊將NaOH溶液滴加到混合液d中，其中NaOH溶液與混合液d的摩爾比為2.4～2.8：1，反應2～3h，得到AlCe交聯劑b液；步驟4.在溫度為40℃～60℃的環境下，以50～100r/min的速率邊攪拌，邊將AlCe交聯劑b液滴加至溶液a中，其中，AlCe交聯劑b液中所含Al與Ce的物質的量的和與溶液a中所含天然鈉基粘土的質量的比為8～20mmol：1g，反應3～5h，得到混合液c；步驟5.採用真空泵對步驟4中得到的混合液c進行減壓抽濾，用蒸餾水洗滌沉澱至無Cl-，100～120℃烘乾，研磨即得AlCe複合柱撐粘土。步驟3中NaOH溶液濃度為1～2mol/L，混合液d的濃度為4～5mol/L。混合液d中Al與Ce的摩爾比為2.5～5：1。圖1是鈉基粘土、Al柱撐粘土和AlCe複合柱撐粘土的XRD譜圖，從圖1可以看出AlCe複合柱撐粘土特徵衍射峰位置發生左移，2θ減小，其餘處的衍射峰位置基本保持一致，說明AlCe複合柱撐粘土和鈉基粘土相比，層間距得到有效增大，但結構未發生變化。圖2是為AlCe柱撐粘土的N2吸附脫附等溫曲線，從圖2可以看出，AlCe柱撐粘土的吸附類型屬於Ⅱ類等溫曲線，即在低壓力段吸附曲線呈凸形，固體表面對氣體分子的吸附力遠大於氣體分子之間的吸附力時，即第一層吸附比後面吸附要強烈的多，逐漸單分子層吸附達到飽和，隨著相對壓力的增加，開始形成多吸附層，吸附量逐漸增加，直至達到飽和蒸汽壓時吸附層數達到無窮。實施例1：本發明的一種AlCe複合柱撐粘土的製備方法，具體按照以下步驟實施：步驟1.按質量比為1.5:100分別稱取天然鈉基粘土與蒸餾水，將稱取的天然鈉基粘土添加到蒸餾水中，以150r/min的速率進行振蕩4h，使粘土分散，吸水膨脹，得到溶液a；步驟2.將AlCl3溶液和Ce(NO3)3溶液混合，得到混合液d，其中混合液d中Al與Ce的摩爾比為2.5：1；步驟3.在溫度為60℃的環境下，以50r/min的速率邊攪拌，邊將濃度為1mol/L的NaOH溶液滴加到濃度為4mol/L的混合液d中，其中NaOH溶液與混合液d的摩爾比為2.4：1，反應2h，得到AlCe交聯劑b液；步驟4.在溫度為40℃的環境下，以50r/min的速率邊攪拌，邊將AlCe交聯劑b液滴加至溶液a中，其中，AlCe交聯劑b液中所含Al與Ce的物質的量的和與溶液a中所含天然鈉基粘土的質量的比為8mmol：1g，反應3h，得到混合液c；步驟5.採用真空泵對步驟3中得到的混合液c進行減壓抽濾，用蒸餾水洗滌沉澱至無Cl-，100℃烘乾，研磨即得AlCe複合柱撐粘土。表1吸附劑比表面積(m2/g)總孔體積(cm3/g)平均孔徑(nm)鈉基粘土34.0080.00714.719羥基鋁改性117.560.0443.451AlCe柱撐粘土219.5800.0174.601表1是鈉基粘土、Al柱撐粘土和AlCe複合柱撐粘土的比表面積、總孔體積和平均孔徑，分別對應實施例1的實驗結果。從表中可以看出鈉基粘土經AlCe複合改性後，其比表面積和總孔體積有較大提高，平均孔徑減少，說明AlCe複合柱撐粘土的吸附性能將增大。圖2結合表1中數據表明AlCe柱撐粘土總比表面積增大且孔徑變小，說明複合改性後的粘土孔道變窄，孔隙率增多，由改性前的大孔變為改性後的微孔。實施例2本發明的一種AlCe複合柱撐粘土的製備方法，具體按照以下步驟實施：步驟1.按質量比為1.5:100分別稱取天然鈉基粘土與蒸餾水，將稱取的天然鈉基粘土添加到蒸餾水中，以200r/min的速率進行振蕩4.5h，使粘土分散，吸水膨脹，得到溶液a；步驟2.將AlCl3溶液和Ce(NO3)3溶液混合，得到混合液d，其中混合液d中Al與Ce的摩爾比為3.75：1；步驟3.在溫度為70℃的環境下，以75r/min的速率邊攪拌，邊將濃度為1.5mol/L的NaOH溶液緩慢滴加到濃度為4.5mol/L的混合液d中，其中NaOH溶液與混合液d的摩爾比為2.6：1，反應2.5h，得到AlCe交聯劑b液；步驟4.在溫度為50℃的環境下，以75r/min的速率邊攪拌，邊將AlCe交聯劑b液緩慢滴加至溶液a中，其中，AlCe交聯劑b液中所含Al與Ce的物質的量的和與溶液a中所含天然鈉基粘土的質量的比為14mmol：1g，反應4h，得到混合液c；步驟5.採用真空泵對步驟3中得到的混合液c進行減壓抽濾，用蒸餾水洗滌沉澱至無Cl-，110℃烘乾，研磨即得AlCe複合柱撐粘土。表2是鈉基粘土、Al柱撐粘土和AlCe複合柱撐粘土的比表面積、總孔體積和平均孔徑，分別對應實施例2的實驗結果。從表中可以看出鈉基粘土經AlCe複合改性後，其比表面積和總孔體積有較大提高，平均孔徑減少，說明AlCe複合柱撐粘土的吸附性能將增大。表2吸附劑比表面積(m2/g)總孔體積(cm3/g)平均孔徑(nm)鈉基粘土34.0080.00714.719羥基鋁改性118.450.0463.492AlCe柱撐粘土220.350.0184.721實施例3本發明的一種AlCe複合柱撐粘土的製備方法，具體按照以下步驟實施：步驟1.按質量比為1.5:100分別稱取天然鈉基粘土與蒸餾水，將稱取的天然鈉基粘土添加到蒸餾水中，以250r/min的速率進行振蕩5h，使粘土分散，吸水膨脹，得到溶液a；步驟2.將AlCl3溶液和Ce(NO3)3溶液混合，得到混合液d，其中混合液d中Al與Ce的摩爾比為5：1；步驟3.在溫度為80℃的環境下，以100r/min的速率邊攪拌，邊將濃度為2mol/L的NaOH溶液緩慢滴加到濃度為5mol/L的混合液d中，其中NaOH溶液與混合液d的摩爾比為2.8：1，反應3h，得到AlCe交聯劑b液；步驟4.在溫度為60℃的環境下，以100r/min的速率邊攪拌，邊將AlCe交聯劑b液緩慢滴加至溶液a中，其中，AlCe交聯劑b液中所含Al與Ce的物質的量的和與溶液a中所含天然鈉基粘土的質量的比為20mmol：1g，反應5h，得到混合液c；步驟5.採用真空泵對步驟3中得到的混合液c進行減壓抽濾，用蒸餾水洗滌沉澱至無Cl-，120℃烘乾，研磨即得AlCe複合柱撐粘土。表3是鈉基粘土、Al柱撐粘土和AlCe複合柱撐粘土的比表面積、總孔體積和平均孔徑，分別對應實施例3的實驗結果。從表中可以看出鈉基粘土經AlCe複合改性後，其比表面積和總孔體積有較大提高，平均孔徑減少，說明AlCe複合柱撐粘土的吸附性能將增大。表3吸附劑比表面積(m2/g)總孔體積(cm3/g)平均孔徑(nm)鈉基粘土34.0080.00714.719羥基鋁改性117.980.0453.462AlCe柱撐粘土221.790.01874.834當前第1頁1 2 3