[发明专利]一种合成铁改性膨润土的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境污染控制技术领域，尤其涉及一种合成铁改性膨润土的方法。

背景技术

膨润土是以蒙脱石（Montmorillonite）为主要矿物的粘土岩。蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体中间夹一个铝（镁）氧（氢氧）八面体组成，属于2：1型的三层粘土矿物。晶层间距离为0.96~2.14nm，这些纳米片层团聚在一起，形成几百纳米到几微米的粘土颗粒。由于膨润土表面硅氧结构极强的亲水性及层间阳离子的水解，未经改性的膨润土吸附处理有机污染物的性能非常差。但膨润土有很强的阳离子交换能力，在一定的物理-化学条件下，可以和Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺等相互交换。经过铁离子交换得到的改性膨润土具有比表面积大，吸附性能良好的特点，且膨润土的储量丰富、来源广、处理成本低，因此用改性膨润土去除废水中的污染物，具有巨大的社会经济效益和生态环境效益。（三氯化铁改性膨润土对铬(VI)的吸附性能研究，山东化工，2010年，第8期，8-14页）。

传统的改性方法是将铁盐溶解、加入膨润土，振荡、静置、过滤、洗涤、烘干、研磨、过筛。这个过程相对较为繁琐，并且由于搅拌作用力弱会出现交换不彻底的现象，会影响产品质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中铁改性膨润土交换不充分的不足，一种合成铁改性膨润土的方法。

为解决上述技术问题本发明采用的技术方案是：一种合成铁改性膨润土的方法，其步骤如下：

1）制备羟基铁柱撑液；

2）将羟基铁柱撑液倒入电解槽阳极区，阴极区倒入去离子水，阴极和阳极之间用微孔滤膜隔开，电解槽阳极电极和阴极电极均为石墨电极，再在阳极区加入膨润土，接通电解槽电流，电解结束后固液分离，得到的膨润土经烘干，即可得到铁改性的膨润土。

步骤1）中所述的制备羟基铁柱撑液的步骤为：将三价铁盐溶液在60~65℃水浴中搅拌，同时向溶液中滴加弱碱溶液，使得生成的OH^-摩尔浓度和铁离子的摩尔浓度关系为：OH^-:Fe³⁺＝1：1~1：1.2，滴加完成后在60~65℃的水浴下继续搅拌2~4h，然后老化24h~48h，得到羟基铁柱撑液。

所述的三价铁盐溶液中Fe³⁺浓度为0.4~0.8mol/L，浓度过大会容易生成氢氧化铁沉淀，过小则浪费水，增大合成时候的水量。。

中所述的三价铁盐包括FeCl₃或Fe(NO₃)₃。

强碱快速电离产生氢氧根会迅速和铁产生沉淀，导致失败，因此，所用的碱溶液为弱碱Na₂CO₃溶液，浓度为1~2mol/L。

步骤2）中所述的电解槽中加入的去离子水和羟基铁柱撑液体积比为1：5~10；所述的膨润土为粉碎过50~100目筛且干燥的膨润土；所述的膨润土和羟基铁柱撑液的固液质量比为1：10~30。

步骤2）中所述的阳极区设置搅拌，搅拌转速为50~150r/min；所述的接通电解槽电流为10~40mA，电解4~5h；所述的烘干，温度为105~110℃。

本发明的有益效果是：交换过程由于有电场存在，离子受电场作用，阳极区的膨润土层间的钙离子在电场作用下向阴极移动，铁离子在移动的过程中被吸附在膨润土层间，使得改性较为完全、彻底。改性得到的产品比较均匀，质量较高。

具体实施方式

以下进一步提供本发明的3个实施例：

实施例1

将浓度为0.8mol/L的Fe(NO₃)₃溶液在65℃水浴中搅拌，同时向溶液中滴加浓度为2mol/L的Na₂CO₃溶液，最终生成的OH^-摩尔浓度和铁离子的摩尔浓度关系为：OH^-:Fe³⁺＝1：1.2，滴加完成后在65℃的水浴下继续搅拌4h，然后老化48h，得到羟基铁柱撑液；