[发明专利]有机改性矿物吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于废水处理的吸附材料及其制备方法，尤其涉及含油废水处理和含有机污染物废水处理的有机改性矿物吸附材料及其制备方法。

背景技术

吸附方法常被用来去除水中一定量的有机污染物或油类污染物，其使用的主要吸附材料包括活性炭和黏土矿物。

其中，活性炭作为一种易于制备的吸附剂，适用于吸附水中溶解的小分子污染物。活性炭是利用吸附方法去除水中污染物的主要吸附剂。活性炭吸附是基于微孔表面吸附，对于溶解状态的小分子污染物具有很好的吸附效果。但是由于其存在吸附能力较低且容易发生污堵的问题，使得在使用中需要经常更换而导致操作费用提高，因此其应用又受到一定的限制。

黏土矿物吸附剂可用来吸附各种有机物污染物，而且其经过有机改性后表面由亲水性变为亲油性，使其对有机物的吸附能力大大增强。近年来，关于有机改性黏土在水处理领域、环境污染控制和修复等方面的应用研究，已经成为国内外环境领域内的热点之一。

有机黏土的合成方法主要包括湿法、预凝胶法和干法。其中湿法和预凝胶法虽然生产的产品质量高，但是在生产过程中都会产生大量的废水，且工艺较复杂成本较高，而采用干法生产有机黏土，不但工艺简单、成本低，而且无废水排放，因而得到国内外研究人员的广泛关注和研究。

例如，中国专利ZL02103804.X公开了一种干法生产有机膨润土的方法，该方法将天然钙基膨润土加纯碱在混炼设备中进行交换反应生成钠基膨润土，然后依次与活化剂、有机覆盖剂均匀混合、反应，最后用螺旋挤压机挤出成条状物，经烘干后，磨碎成有机膨润土粉末。此方法生产的有机膨润土需要磨粉后使用，主要用于油漆、油墨、涂料、钻井泥浆等油性产品中。在用于水处理过程时，由于该有机改性后膨润土表面疏水性增强，在水中分散困难利用率低，固液后处理困难，影响出水浊度。

又如，中国专利ZL200410018109.4公开了一种无机一有机复合膨润土废水处理材料的制备方法。该方法通过将表面活性剂柱撑到膨润土层间，使羟基金属同时在膨润土层间和表面形成，而能够同时吸附有机物和磷酸根，此外，由于表面羟基金属的存在，还使复合膨润土的混凝性有所增强，提高了其固液分离性能。

又如，中国专利ZL200610050424.4公开了一种印染/染料废水的处理方法，旨在解决有机膨润土混凝性能差，固液分离困难的问题；中国专利ZL03116257.6发明了一种有机膨润土合成一废水处理一体化方法，将有机膨润土的制备和废水处理两个过程和在一起，减少了设备投资和运行费用。

在水处理技术领域，一般采用固定床式吸附器实现连续吸附处理过程，这样就需要在水中使用具有一定机械强度的颗粒状吸附材料如常见的活性炭吸附材料，以满足长周期运行和多次反冲洗的工艺要求。目前研发的有机黏土吸附材料为粉状，即使是采用干法生产出的颗粒状有机改性黏土，也只是由有机改性剂粘合后形成的颗粒，在干态情况下其具有一定的强度，但在水中浸泡后，则失去大部分的强度，颗粒就会粉化，而无法胜任在固定床吸附器中的长周期使用。此外，由于黏土在水中具有膨胀性和分散悬浮性等特性，使其在废水处理中效果较差，尤其是其固液分离速度慢，对有机物的吸附能力差，因此直接影响其实际应用。此外，现有的颗粒状有机改性黏土还存在这样的问题，由于黏土材料经有机改性后，颗粒内部的吸附位置也呈疏水性，因此增加了水溶液的传递阻力，从而影响吸附效率。

例如，美国专利US6093241中公开了一种从沸水中去除油的颗粒状有机黏土混合物，选用呈针状结构的且自身不吸水的海泡石和/或绿坡缕石、四元化合物以及水泥质的粘合剂混合而成。由该方法制备的有机改性矿物材料具有耐受高温的性能，在高温条件下能够保持稳定。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的以上问题而提供一种颗粒状有机改性矿物吸附材料，该吸附材料在水中浸泡后具有一定机械强度，成本低廉，可以在传统的固定床式吸附罐中使用，实现连续、长周期地运转。

本发明提供一种有机改性矿物吸附材料，包括具有离子交换性能和亲水性的无机矿物材料和有机改性剂，还包括固化剂。

其中，固化剂重量为无机矿物材料、有机改性剂和固化剂重量之和的0.1-90％，优选4-45％。

其中无机矿物材料与有机改性剂重量的比例为50～95∶5～50，优选60-75∶25-40。

其中，矿物材料为黏土矿物材料，选自膨润土、蒙脱石、伊利石、凹凸棒石、沸石、硅藻土和蛭石中的一种或多种。