[发明专利]一种改性凹凸棒石吸附材料的制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及一种改性凹凸棒石吸附材料的制备方法及用途。

背景技术

凹凸棒石又称坡缕石，是一种具有特殊的链层状结构的含水富镁铝硅酸盐类粘土矿物，其理论化学式为Si₈Mg₅O₂₀(OH)₂(H₂O)₄·4H₂O，它的天然纳米通道和纳米晶体使之拥有发达的内外比表面积，常被作为天然廉价吸附剂用于油脂脱色、宠物排泄物的吸附。

为拓宽凹凸棒土的应用领域，有人将其用于工业废水的吸附，但由于凹凸棒石本身矿物学的局限性，将其直接用于工业废水处理存在吸附性能欠佳的问题。为此，不少研究者采用酸热活化、有机阳离子表面活性剂改性、硅烷偶联剂改性以及表面接枝等方式来改善凹凸棒石的吸附性能。其中，表面接枝主要是利用凹凸棒石的表面富含的Si-OH的反应活性，将不同功能基团接枝到凹凸棒石表面，表面接枝的功能基团不同，改性后凹凸棒石的吸附性能不同。

Zhao(Yijiang Zhao，Yan Chen，Meisheng Li，etc.Adsorption of Hg²⁺from aqueous solutiononto polyacrylamide/attapulgite.Journal of Hazardous Materials，2009，171：640-646.)等人采用溶液聚合的方式，在凹凸棒石表面接枝聚丙烯酰胺，来改善凹凸棒石对金属离子Hg²⁺的吸附性能。Liu(Peng Liu，Tingmei Wang.Adsorption properties of hyperbranched aliphatic polyestergrafted attapulgite towards heavy metal ions.Journal of Hazardous Materials，2007，149：75-79.)等人采用熔融缩聚的方式，在凹凸棒石表面接枝超支化脂肪族聚酯来改善凹凸棒石对金属离子Zn²⁺、Cd²⁺的吸附性能。

CN101658782A公开了一种硅烷偶联剂改性凹凸棒石制备吸附剂的方法，通过氨基硅烷偶联剂在凹凸棒石表面引入的氨基，因而，可提高凹凸棒石对废水中活性染料的去除率。由于氨基硅烷偶联剂中含有的氨基较少，因此，该方法对凹凸棒石吸附性能的改善有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种表面接枝改性凹凸棒石的制备方法，通过该制备方法得到的改性凹凸棒石对过渡金属和重金属离子的吸附性能明显提高。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种改性凹凸棒石吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以经提纯、酸活化的凹凸棒石为原料，通过与氨基硅烷偶联剂的硅烷化反应，在凹凸棒石表面引入氨基，得硅烷偶联剂改性凹凸棒石；

(2)硅烷偶联剂改性凹凸棒石与丙烯酸酯进行迈克尔加成反应，在氨基上引入酯基，得酯基为端基的凹凸棒石；

(3)酯基为端基的凹凸棒石上的酯基与多乙烯多胺或醇胺反应，生成多胺改性凹凸棒石或者醇胺改性凹凸棒石。

作为优选，一种改性凹凸棒石吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将经提纯、酸活化的凹凸棒石粉体分散于有机溶剂中，提纯、酸活化的凹凸棒石与有机溶剂的质量体积比以g/ml计为1∶10-1∶30，超声分散10-30min，滴加氨基硅烷偶联剂，氨基硅烷偶联剂与凹凸棒石的质量比为1∶1-3∶1，70-100℃反应6-10h；反应结束后，除去溶剂，真空干燥，研磨过筛，得硅烷偶联剂改性凹凸棒石；

(2)将硅烷偶联剂改性凹凸棒石分散于甲醇溶液中，硅烷偶联剂改性凹凸棒石与甲醇的质量体积比以g/ml计为1∶10-1∶25，在40-60℃，搅拌条件下滴加丙烯酸酯，丙烯酸酯与硅烷偶联剂改性凹凸棒石质量比为3∶1-5∶1，滴加完后反应12-36h，减压蒸馏，除去溶剂甲醇和过量的丙烯酸酯，然后真空干燥，即得以酯基为端基的凹凸棒石；