[发明专利]一种环境友好型淀粉/膨润土复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境友好、无污染、无毒无害的淀粉/膨润土复合材料制备方法和应用。

背景技术

我国膨润土资源丰富，地域分布广阔，预测资源储量在80亿吨以上，居世界第一；已探明储量为24.6亿吨，占世界的60％。膨润土属于层状铝硅酸盐粘土矿物，是国内外开发最早、应用最广的非金属矿物之一，素有“万能粘土”之称。膨润土具有阳离子交换性、吸水膨胀性、触变性、分散悬浮性、吸附性、粘结性和可塑性、低扩散性、低渗透性、化学稳定性、热稳定性等优异物化性能，被广泛应用在环保、药用辅料、催化剂及载体、石油、铸造、冶金、建筑、农业、畜牧业、日化用品等领域。

膨润土价格低廉、储量丰富、吸附容量大、环境友好等优点，被广泛用作污水处理吸附剂的基础原料。膨润土具有特殊二维空间结构、矿物表面吸附作用、层间阳离子交换作用、孔道过滤作用及特殊纳米结构效应等特性，层间结构可控、表面性质可改，经活化、改性或复合改性处理，可制得多种高效膨润土基复合材料。常见的改性方法有煅烧改性、酸活化、有机插层、无机柱撑以及复合改性等。

有机膨润土是研究最多的一种，它是由有机分子、离子、聚合物等以共价键、离子键、氢键、偶极作用以及范德华力等与蒙脱石(膨润土的主要成分)结合而成的蒙脱石有机复合物。有机改性后的膨润土表面由亲水性变为疏水性，有机碳含量大大提高，某些性能可以与活性炭相媲美。因此，有机膨润土是一类性能优越的环境材料，具有良好的应用前景。但是常用的有机改性剂，如季铵盐表面活性剂、高分子乳液等，难以被自然降解，同时生产成本相对较高，部分限制了其广泛应用。因此，制备高效、廉价、无毒、易降解的膨润土复合材料势在必行。

淀粉是由葡萄糖组成的多糖类碳水化合物，含淀粉的农作物有小麦、马铃薯、木薯、甘薯等，玉米是制取淀粉的最主要来源。天然淀粉用途广泛，但其冷水不溶、糊液不稳定、透明性差、凝胶力低、耐机械搅拌性和稳定性不够、缺乏耐水性和乳化能力等缺陷不能满足现代工业生产的性能要求。所以，人们利用物理、化学或生物法处理淀粉，通过不同的改性方法可得到不同的变性淀粉。常见的化学变性方法有酸解、醚化、醛化、接枝共聚等，物理变性方法主要有预糊化、湿热处理、机械研磨处理等，生物变性方法主要有酶解等。阳离子淀粉是通过醚化、酯化或接枝共聚等反应向淀粉中引入阳离子基团而得到的一类应用广泛的淀粉衍生物。

淀粉资源丰富、可生物降解，且可通过结构修饰使之成为性能优异的多种变性淀粉，是膨润土改性的理想原料，有望取代目前常用的有机改性膨润土，为膨润土基复合材料的制备及应用提供了一种新的思路。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境友好型淀粉/膨润土复合材料制备方法，具体步骤如：

(1)膨润土提纯：称取钙基膨润土，加入蒸馏水中，搅拌，静置分层，弃去底层大于2μm的颗粒，取上层膨润土悬浮液备用；

(2)膨润土钠化：在步骤(1)中得到的膨润土悬浮液中加入NaCl溶液，搅拌24h，静置分层后，弃去上清液；再加入NaCl溶液，进行二次钠化，搅拌，静置分层，弃去上清液；将所得固体膨润土样品经离心、洗涤、干燥、研磨，过100目筛，即为钠化膨润土；

(3)淀粉溶液配制：将阳离子淀粉加入蒸馏水中，调成4％淀粉浆，搅拌均匀后，升温至95℃，保温20min，加入冷水稀释，调节pH，60℃保温备用；

(4)淀粉/膨润土复合材料制备：将步骤(2)所得钠化膨润土均匀分散于蒸馏水中，加入阳离子淀粉水溶液，在水浴中搅拌后，对产品固液分离，洗涤；所得固体样品在80℃下烘干，105℃下活化1.0h；研磨，过100目筛，得到淀粉/膨润土复合材料。

步骤(1)所用原料为钙基膨润土，其粒度为200～300目。

步骤(2)所用钠化剂为NaCl，溶液浓度为0.50～1.0mol/L。

步骤(3)所用原料为阳离子淀粉，其阳离子度为0.03～0.35，冷水稀释后的阳离子淀粉浓度为1～8g/L，调节pH为5.0～8.0。

步骤(4)中钠基膨润土和淀粉溶液质量比为1∶4～8，水浴温度为25～75℃，搅拌时间为0.5～2.5小时，所得淀粉/膨润土复合材料的淀粉含量为38.89～99.29mg/g。

将制备的淀粉/膨润土复合材料加入到含有亚甲基兰、刚果红、对硝基苯酚和Cr(VI)的废水中，在恒温振荡器上振荡，实现对水中这些污染物的去除。

一种环境友好型淀粉/膨润土复合材料制备方法和应用，其体现的优势和特点是：