[发明专利]膨润土基共聚复合物的制备及作为吸附剂的应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子技术领域，涉及一种膨润土基共聚复合物的制备；本发明同时还涉及该膨润土基共聚复合物作为吸附剂在脱除废水中重金属离子和有机阳离子染料的应用。

背景技术

膨润土因其具有来源丰富、无毒、可生化降解、成本较低等优点外，还具有较高的化学和生物稳定性、容易再生等优点成为处理重金属废水研究领域的一个热点；膨润土是以硅酸盐为主的矿物，硅铝结构本身带负电荷使其具有很好的离子交换能力，其还具有很大的表面积，使其具有很好的吸附性能，在重金属废水处理中应用非常广泛。天然膨润土中由于表面硅氧结构具有极强的亲水性和层间大量可交换性阳离子的水解，使其表面通常存在一层薄的水膜，而不能有效地吸附疏水性有机污染物，限制了其在水处理领域中的应用。因此对天然膨润土的改性受到了广泛的重视。

膨润土改性方法主要有两种：一是活化处理改性；二是添加无机或有机化合物改性剂改性。通过不同的改性方法，可分别制得活化改性膨润土、无机膨润土、有机膨润土和复合膨润土。近年来研究者通过有机-无机复合改性，得到了同时具备有机膨润土、无机改性膨润土两者优点的改性产物。孙洪良（无机化学学报，2007，23（7）: 1148）用有机螯合剂和十六烷基三甲基溴化铵共用改性膨润土，制得一系列膨润土纳米复合材料，试验表明，此复合材料能协同吸附水中有机物对硝基苯酚和重金属铬离子。Ma与Zhu等（J. Hazard. Mater. B, 2006, 136(3): 982；Sep. Purif. Technol, 2007, 54(1): 71）以AlCl₃和CTMAB作为复合改性剂，制得的无机-有机复合膨润土Al-CTMA-Bent能够同时去除水体中的磷酸盐以及有机物如PAHs、酚类、硝基苯等。国内一些专利（如专利CN101003374、专利CN1769191等）制备复合膨润土吸附剂，用于废水吸附处理时，对有机污染物具有良好的去除效果。但这些复合膨润土吸附剂不能用于含亚甲基蓝及重金属离子铅(II)的废水的处理，或者对废水中亚甲基蓝及重金属离子铅(II)的去除率不高。

发明内容

本发明的目的针对现有技术中存在的一些问题，提供一种膨润土基共聚复合吸附剂的制备方法。

（一）膨润土基共聚复合物吸附剂的制备

本发明膨润土基共聚复合物吸附剂的制备，是在膨润土分散体系中，以丙烯酸、乙酸乙烯酯及马来酸酐为共聚单体，加入少量交联剂和引发剂，采用原位聚合法进行共聚反应得到膨润土基共聚复合物吸附剂。其具体制备工艺如下：

先将膨润土充分分散于有机溶剂中，加入膨润土质量3~8倍的马来酸酐和膨润土质量0.1~5%的交联剂，搅拌下加热使其溶解；再在氮气保护下，加入膨润土质量5~9倍的烯类混合单体和膨润土质量0.1~3%的引发剂，于50~85℃恒温搅拌反应4~6h；反应结束后加入氢氧化钠溶液至反应液的中和度为30~70%，冷却至室温，得到共聚复合物；将共聚复合物搅拌分散蒸馏水中，静置7~15 h后，离心分离，然后加入无水丙酮使产物沉淀，过滤，滤渣用无水丙酮洗涤，真空干燥，研磨成粉末，得到膨润土基共聚复合物吸附剂。

所述膨润土为钠基膨润土。

所述有机溶剂为1,4二氧六环或甲苯。

所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。

所述烯类混合单体为丙烯酸和乙酸乙烯酯以1:1~1:5的质量比的烯类混合单体。

所述引发剂为过氧化苯甲酰。

（二）膨润土基共聚复合物吸附剂的结构、形貌表征

下面通过FT-IR、XRD及SEM分析等表征手段，对本发明合成的膨润土基共聚复合物吸附剂及其原料钠基膨润土的表面官能团类型、结构形貌进行分析研究。

图1为本发明膨润土基共聚复合物吸附剂（PMAVM/NaB）及钠基膨润土（NaB）、膨润土（NB）的X射线衍射分析（XRD）。从图1可以看到，膨润土基共聚复合物吸附剂的第一个衍射峰出现在                                                ，由Bragg方程：，求得其片层间距d_00l值为1.52 nm，与膨润土原土和钠基膨润土比较，膨润土基共聚复合物的网面间距明显变大，这表明高分子与膨润土层间的无机阳离子交换进入层间形成了离子键，使膨润土层间距扩大，表明膨润土基共聚复合物吸附剂已经成功合成。