一種天然膨潤土汙水處理材料的製備方法
2023-05-15 20:16:56
專利名稱：一種天然膨潤土汙水處理材料的製備方法
技術領域：
本發明涉及汙水處理材料，特別提供了一種天然膨潤土汙水處理材料的製備方法。
膨潤土是以矽鋁酸鹽為主的礦物。矽鋁結構本身帶負電荷，此負電荷被K+、Na+等陽離子平衡，使其具有很好的離子交換能力；同時膨潤土具有很大的表面積，使其具有較大的吸附能力。良好的陽離子交換能力和吸附性能決定了可以用膨潤土來去除水中的某些汙染物。
但是，由於膨潤土表面矽氧結構極強的親水性及結構外部陽離子的水解，天然的膨潤土去除有機汙染物的性能並不好。為了解決這一問題，可以用有機物對天然膨潤土進行改性來製得有機膨潤土。常用的有機改性劑是含長鏈烷基的季銨鹽陽離子表面活性劑。由於表面活性劑疏水的長碳鏈的相互作用，在膨潤土表面形成了一層類似膠束的覆蓋物，非極性有機化合物由於在膨潤土表面的表面活性劑形成的有機相中的分配而被去除。
經表面活性劑改性後的有機膨潤土去除水中有機汙染物的能力得到了很大的提高。但是，由於膨潤土具有溶脹性，遇水後變成泥漿，泥水很難分離，限制了其在汙水處理中的實際應用。
本發明的目的在於提供一種天然膨潤土汙水處理材料的製備方法，所製備的膨潤土汙水處理能力得到很大提高，同時很容易與水分離。
本發明提供了一種天然膨潤土汙水處理材料的製備方法，包括膨潤土鈉離子置換、溴化十六烷基三甲銨的吸附步驟，其特徵在於天然膨潤土鈉離子置換之後，溴化十六烷基三甲銨的吸附之前增加如下步驟用結晶氯化鋁溶液和鈉基膨潤土按照1∶2～4w/w的比例混合均勻後，振蕩10～36小時，離心，乾燥，研磨成粉；將12％～16％致孔劑加入到膨潤土中製成顆粒狀，馬弗爐中450℃～600℃焙燒1～5小時。
本發明所述天然膨潤土汙水處理材料的製備方法中，通過高溫焙燒的方法，把粉末狀的膨潤土燒結成型，使其容易和水分離。
本發明所述天然膨潤土汙水處理材料的製備方法中，所述的致孔劑為在200～300℃之間可分解的物質，選自聚乙二醇1000、木屑。
本發明所述天然膨潤土汙水處理材料的製備方法中，經改性後的膨潤土，其孔徑分布在200～300之間，其表面活性劑的含量在2.5％～3.5％(w％)之間。
本發明所述天然膨潤土汙水處理材料的製備方法中，鈉基膨潤土的製備過程是將NaCl溶液與天然膨潤土混勻，振蕩，分離，土/氯化鈉＝5～10∶1。
本發明所述天然膨潤土汙水處理材料的製備方法中，用溴化十六烷基三甲銨CTMAB製備有機膨潤土的過程是將焙燒過後膨潤土與溴化十六烷基三甲銨溶液混合均勻，溶液中所含CTMAB的量為所加入的膨潤土的飽和吸附容量3400±100mg/100g土，50～70℃條件下反應20～26小時，用蒸餾水將殘留的CTMAB洗去，80～100℃乾燥。
本發明將天然膨潤土用氯化鈉、六水合氯化鋁處理後，加入一定比例的致孔劑經高溫焙燒，燒結成一定的形狀，然後用溴化十六烷基三甲銨改性處理後的膨潤土，所得的改性膨潤土可用於去除水中BTEX等非極性有機汙染物。本發明提出了一個改性膨潤土的製備過程，所得改性膨潤土價格便宜，可方便的用來處理汙水，且可以重複使用，解決了膨潤土與水分離的問題，使將其應用於實際的汙水處理成為可能。下面通過實施例詳述本發明。
實施例11.鈉基膨潤土的製備將1mol/LNaCl溶液與天然膨潤土(土/氯化鈉＝7∶1)混勻後，振蕩24小時，離心分離。然後用相同的氯化鈉溶液洗滌3～5次，再用蒸餾水將膨潤土表面殘留的鈉鹽和鈣鹽洗去。90℃下乾燥，研磨成粉。
2.用氯化鋁溶液處理鈉基膨潤土將0.5mol/L的結晶氯化鋁溶液和鈉基膨潤土按照1∶2(w/w)的比例混合均勻後，振蕩24小時，離心分離。然後用蒸餾水洗滌兩遍，90℃乾燥，研磨成粉。
3.將致孔劑聚乙二醇1000(12％～16％)用適量水溶解後加入到膨潤土中，攪拌均勻後，製成直徑為2mm、長為3～4mm的圓柱狀顆粒，於通風處晾乾，馬弗爐中450℃～600℃焙燒兩小時，所得膨潤土的孔徑分布在200～300之間。
4.用溴化十六烷基三甲銨(CTMAB)製備有機膨潤土。
將焙燒過後膨潤土與6％的溴化十六烷基三甲銨溶液(溶液中所含CTMAB的量等於所加入的膨潤土的飽和吸附容量，膨潤土對於CTMAB的飽和吸附容量為3400mg/100g土)混合均勻，60℃條件下反應24小時，用蒸餾水將殘留的CTMAB洗去，90℃乾燥，所得有機膨潤土的CTMAB的含量為3.4％(w％)。
5.改性膨潤土遇水以後可得到立即分離，而未經改性的膨潤土以2000轉/分鐘離心30分鐘不能與水徹底分離。
6.所得改性膨潤土可使水中BTEX等非極性有機化合物的含量降低到10ppm以下，達到環境排放標準，而天然膨潤土則幾乎不能去除水中的這些非極性有機化合物。
實施例2步驟1、3、4同實施例1，步驟2中0.5mol/L的結晶氯化鋁溶液和鈉基膨潤土比例改為1∶4(w/w)，所得改性膨潤土的CTMAB含量為2.9％(w％)，所得改性膨潤土對水中BTEX等非極性有機化合物的去除率可達到90％以上。
實施例3步驟1、2、4同實施例1，步驟3中的致孔劑改為木屑，所得改性膨潤土的CTMAB含量為2.5％(w％)，所得改性膨潤土對水中BTEX等非極性有機化合物的去除率可達到80％以上。
權利要求
1.一種天然膨潤土汙水處理材料的製備方法，包括膨潤土鈉離子置換、溴化十六烷基三甲銨的吸附步驟，其特徵在於天然膨潤土鈉離子置換之後，溴化十六烷基三甲銨的吸附之前增加如下步驟用結晶氯化鋁溶液和鈉基膨潤土按照1∶2～4w/w的比例混合均勻後，振蕩10～36小時，離心，乾燥，研磨成粉；將12％～16％致孔劑加入到膨潤土中製成顆粒狀，馬弗爐中450℃～600℃焙燒1～5小時。
2.按照權利要求1所述天然膨潤土汙水處理材料的製備方法，其特徵在於所述的致孔劑為在200～300℃之間可分解的物質，選自聚乙二醇1000、木屑。
3.按照權利要求1所述天然膨潤土汙水處理材料的製備方法，其特徵在於鈉基膨潤土的製備過程是將NaCl溶液與天然膨潤土混勻，振蕩，分離，土/氯化鈉＝5～10∶1。
4.按照權利要求1所述天然膨潤土汙水處理材料的製備方法，其特徵在於用溴化十六烷基三甲銨CTMAB製備有機膨潤土的過程是將焙燒過後膨潤土與溴化十六烷基三甲銨溶液混合均勻，溶液中所含CTMAB的量為所加入的膨潤土的飽和吸附容量3400±100mg/100g土。50～70℃條件下反應20～26小時，蒸餾水將殘留的CTMAB洗去，80～100℃乾燥。
全文摘要
一種天然膨潤土汙水處理材料的製備方法,包括膨潤土鈉離子置換、溴化十六烷基三甲銨的吸附步驟,其特徵在於天然膨潤土鈉離子置換之後,溴化十六烷基三甲銨的吸附之前增加如下步驟:用結晶氯化鋁溶液和鈉基膨潤土按照1∶2～4w/w的比例混合均勻後,振蕩10～36小時,離心,乾燥,研磨成粉;將12%～16%致孔劑加入到膨潤土中製成顆粒狀,馬弗爐中450℃～600℃焙燒1～5小時。本發明所製備的膨潤土汙水處理能力得到很大提高,同時很容易與水分離。
文檔編號C02F1/28GK1356270SQ00123368
公開日2002年7月3日 申請日期2000年12月6日 優先權日2000年12月6日
發明者劉學良, 劉鶯, 王俊德, 商振華 申請人:中國科學院大連化學物理研究所