一種合成鐵改性膨潤土的方法
2023-05-06 00:24:36
專利名稱：一種合成鐵改性膨潤土的方法
技術領域：
本發明涉及環境汙染控制技術領域，尤其涉及一種合成鐵改性膨潤土的方法。
背景技術：
膨潤土是以蒙脫石(Montmorillonite)為主要礦物的粘土巖。蒙脫石是一種含水的層狀鋁矽酸鹽礦物，由兩個矽氧四面體中間夾一個鋁(鎂)氧(氫氧)八面體組成，屬於2 I型的三層粘土礦物。晶層間距離為O. 96^2. 14nm，這些納米片層團聚在一起，形成幾百納米到幾微米的粘土顆粒。由於膨潤土表面矽氧結構極強的親水性及層間陽離子的水解，未經改性的膨潤土吸附處理有機汙染物的性能非常差。但膨潤土有很強的陽離子交換能力，在一定的物理-化學條件下，可以和Fe3+、Ca2+、Mg2+、Na+、K+等相互交換。經過鐵離子交換得到的改性膨潤土具有比表面積大，吸附性能良好的特點，且膨潤土的儲量豐富、來源廣、處理成本低，因此用改性膨潤土去除廢水中的汙染物，具有巨大的社會經濟效益和生態環境效益。(三氯化鐵改性膨潤土對鉻(VI)的吸附性能研究，山東化工，2010年，第8期，8-14頁)。傳統的改性方法是將鐵鹽溶解、加入膨潤土，振蕩、靜置、過濾、洗滌、烘乾、研磨、過篩。這個過程相對較為繁瑣，並且由於攪拌作用力弱會出現交換不徹底的現象，會影響產
品質量。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術中鐵改性膨潤土交換不充分等不足，提供一種合成鐵改性膨潤土的方法。為解決上述技術問題本發明採用的技術方案是步驟如下電解槽陽極電極為鐵電極，陰極電極為石墨電極，陰極和陽極之間用微孔濾膜隔開，電解槽內加入去離子水，再在陽極區加入膨潤土，在陽極區設置攪拌，接通電解槽電流，電解完成後沉澱分離，沉澱得到的膨潤土經烘乾，即可製得鐵改性膨潤土。所述的膨潤土為粉碎過5(Γ100目篩且乾燥的膨潤土。所述的膨潤土和去離子水水的固液質量比為I :5(Tl00。所述的攪拌轉速為50 150r/min。所述的電解槽電流為5 40mA，電解經過4 5h。所述的烘乾溫度為105 110°C。本發明的有益效果是(I)電解中鐵電極被逐步氧化產生鐵離子進入溶液，和陽極區的膨潤土層間的鈣離子在電場力的作用下發生交換，鈣離子在電場作用下向陰極移動，鐵離子在移動的過程中被吸附在膨潤土層間。(2)交換過程由於有電場存在，離子受電場作用，移動迅速，使得改性較為完全、徹底。改性得到的產品比較均勻，質量較高。
具體實施例方式以下進一步提供本發明的3個實施例實施例I電解槽陽極電極為鐵片電極，陰極電極為石墨電極，陰極和陽極之間用微孔濾膜隔開，電解槽內加入去離子水，再在陽極區加入粉碎過100 目篩的乾燥膨潤土，膨潤土和水的固液比為I :100 (質量比)，在陽極區設置攪拌，攪拌轉速為150r/min，接通電解槽電流5mA，經過5h，沉澱分離，沉澱得到的膨潤土經110°C烘乾，得到鐵改性膨潤土。產品消解後用原子吸收光譜法測得改性後的膨潤土的鐵含量為30. 2%。將得到的鐵改性膨潤土作為催化劑用來處理廢水，在IL濃度為25mg/L的染料橙II廢水中加入該改性膨潤土 Ig和O. ImL的H202(30%，質量分數)，攪拌50min，沉澱分離，分析廢水中汙染物濃度，去除率達到98. 7%。對於同樣的廢水，加入同樣量的傳統方法(鐵鹽溶解無電場攪拌)改性得到的鐵改性膨潤土，在同樣處理條件下，在相同的處理時間裡，橙II去除率為82. 5%。實施例2電解槽陽極電極為鐵片電極，陰極電極為石墨電極，陰極和陽極之間用微孔濾膜隔開，電解槽內加入去離子水，再在陽極區加入粉碎過50目篩的乾燥膨潤土，膨潤土和水的固液比為I :50 (質量比)，在陽極區設置攪拌，攪拌轉速為50r/min，接通電解槽電流40mA,經過4h，沉澱分離，沉澱得到的膨潤土經105°C烘乾後，得到鐵改性膨潤土。產品消解後用原子吸收光譜法測得改性後的膨潤土的鐵含量為31. 7%。將得到的鐵改性膨潤土作為催化劑用來處理廢水，在IL濃度為25mg/L的染料酸性大紅廢水中加入該改性膨潤土 Ig和O. ImL的H2O2 (30%，質量分數)，攪拌50min，沉澱分離，分析廢水中汙染物濃度，去除率達到99. 1%。對於同樣的廢水，加入同樣量的傳統方法(鐵鹽溶解無電場攪拌)改性得到的鐵改性膨潤土，在同樣處理條件下，在相同的處理時間裡，酸性大紅去除率為80. 2%。實施例3電解槽陽極電極為鐵片電極，陰極電極為石墨電極，陰極和陽極之間用微孔濾膜隔開，電解槽內加入去離子水，再在陽極區加入粉碎過80目篩的乾燥膨潤土，膨潤土和水的固液比為I :50 (質量比)，在陽極區設置攪拌，攪拌轉速為150r/min，接通電解槽電流40mA,經過5h，沉澱分離，沉澱得到的膨潤土經110°C烘乾後，得到鐵改性膨潤土。產品消解後用原子吸收光譜法測得改性後的膨潤土的鐵含量為35. 2%。將得到的鐵改性膨潤土作為吸附劑用來處理廢水，在IL含鉻(VI)濃度為40mg/L的廢水中加入該改性膨潤土 2g，攪拌50min，沉澱分離，分析廢水中鉻(VI)濃度，去除率達到98. 5%，吸附量為I. 12mg/g，本實施例的鐵改性膨潤土對鉻(VI)的去除率和吸附量均比文獻報導要大(O. 95mg/g)(三氯化鐵改性膨潤土對鉻(VI)的吸附性能研究，山東化工，2010 年，第 8 期，8-14 頁)。
權利要求
1.一種合成鐵改性膨潤土的方法，其特徵在於步驟如下 電解槽陽極電極為鐵電極，陰極電極為石墨電極，陰極和陽極之間用微孔濾膜隔開，電解槽內加入去離子水，再在陽極區加入膨潤土，在陽極區設置攪拌，接通電解槽電流，電解完成後沉澱分離，沉澱得到的膨潤土經烘乾，即可製得鐵改性膨潤土。
2.根據權利要求I所述的合成鐵改性膨潤土的方法，其特徵在於所述的膨潤土為粉碎過5(Tl00目篩且乾燥的膨潤土。
3.根據權利要求I所述的合成鐵改性膨潤土的方法，其特徵在於所述的膨潤土和去離子水水的固液質量比為I :50 100。
4.根據權利要求I所述的合成鐵改性膨潤土的方法，其特徵在於所述的攪拌轉速為50 150r/mino
5.根據權利要求I所述的合成鐵改性膨潤土的方法，其特徵在於所述的電解槽電流為5 40mA，電解經過4 5h。
6.根據權利要求I所述的合成鐵改性膨潤土的方法，其特徵在於所述的烘乾溫度為.105 110°C。
全文摘要
本發明提供一種合成鐵改性膨潤土的方法，步驟如下電解槽陽極電極為鐵片電極，陰極電極為石墨電極，陰極和陽極之間用微孔濾膜隔開，電解槽內加入去離子水，再在陽極區加入乾燥膨潤土，在陽極區設置攪拌，攪拌轉速為50~150r/min，接通電解槽電流5~40mA，經過4~5h，沉澱分離，沉澱得到的膨潤土經105~110℃烘乾，即可製得鐵改性膨潤土。電解中鐵電極被逐步氧化產生鐵離子進入溶液，鈣離子在電場作用下向陰極移動，鐵離子在移動的過程中被吸附在膨潤土層間。交換過程由於有電場存在，離子受電場作用，移動迅速，使得改性較為完全、徹底。改性得到的產品比較均勻，質量較高。
文檔編號B01J20/12GK102861550SQ20121032969
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月7日 優先權日2012年9月7日
發明者馬建鋒, 鄒靜, 姚超, 李定龍 申請人:常州大學