[发明专利]一种有机改性颗粒膨润土/凹凸棒土吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于吸附剂技术领域。尤其涉及一种有机改性颗粒膨润土/凹凸棒土吸附剂及其制备方法。

背景技术

氯酚类有机物是常见的一类有毒有害且难以降解的污染物。含氯代酚废水的处理方法包括化学法、生物法和物理法。化学法处理含氯代酚废水具有效率高、处理效果好的特点，但化学法的缺点是处理成本太高、处理时间过长和产生二次污染；生物法处理含氯代酚废水具有相对成本低和没有二次污染的特点，但是微生物对废水水质的要求高，还必须通过固定、驯化的技术来强化它们对氯代酚的降解能力，过程复杂。物理法主要是通过吸附、萃取和膜分离等方法去除水中的氯代酚，但是膜分离投资和运行费用太高，萃取法的应用范围有限，这两种方法在实际处理含氯代酚废水的推广中受限。吸附法处理含氯代酚废水具有吸附时间短、吸附材料可再生、对废水水质无特别要求的特点，活性炭是最常用的吸附材料，但是活性炭存在成本高和再生困难的缺点，寻找新型吸附材料来替代活性炭是吸附剂领域的热点。

膨润土比表面积大、吸附性能良好，作为吸附剂，在处理废水、废气污染物具有原材料成本低、吸附效率高的优点，因此，膨润土在环境治理中的应用获得了重视。膨润土经表面活性剂的表面改性后，对疏水性的有机物有较好的吸附吸附性能（S. Andini, R. Cioffi, L. Santoro, et al. Simultaneous adsorption of chlorophenol and heavy metal ions on organophilic bentonite. Applied Clay Science. 2006, 31:126-133.），但是S. Andini用苄基二甲基十八烷基氯化铵改性的是粉末状膨润土，膨润土本身具有溶胀性，用改性的粉末状膨润土处理废水会带来固液难分离的问题，最终产生二次污染的问题。

    颗粒膨润土具有较大的粒径，在水中易沉降，但是颗粒膨润土强度不高，影响了颗粒膨润土在废水处理中的应用，颗粒膨润土对废水中的污染物吸附能力也较弱。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和无二次污染的有机改性颗粒膨润土/凹凸棒土吸附剂的制备方法；用该方法制备的有机改性颗粒膨润土/凹凸棒土吸附剂粒径大、强度高和吸附性能良好，适用于对含氯代酚废水的处理。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案的制备方法是：

步骤一、以膨润土粉末和凹凸棒土粉末为原料，混合，得到粉末状膨润土/凹凸棒土；再向粉末状膨润土/凹凸棒土中加水，混合均匀，得到泥块状膨润土/凹凸棒土；然后将所述泥块状膨润土/凹凸棒土在90~110℃的条件下干燥16~32h，制得块状膨润土/凹凸棒土。

其中：膨润土粉末︰凹凸棒土粉末的质量比为1︰（0.1~0.5）；粉末状膨润土/凹凸棒土︰水的质量比为1︰（1.2~2）。

步骤二、将所述块状膨润土/凹凸棒土破碎至粒径为0.2~2mm，得到颗粒膨润土/凹凸棒土，再将颗粒膨润土/凹凸棒土在550~850℃的条件下煅烧2~2.5h，得到煅烧后的颗粒膨润土/凹凸棒土。

步骤三、在50~80℃条件下，将表面活性剂按煅烧后的颗粒膨润土/凹凸棒土的50~400%CEC（即阳离子交换容量，下同）溶于0.95~1L蒸馏水中，得到表面活性剂溶液。

步骤四、在搅拌条件下，向所述表面活性剂溶液中加入所述煅烧后的颗粒膨润土/凹凸棒土，每升表面活性剂溶液中加入的煅烧后的颗粒膨润土/凹凸棒土的质量为100~104g，得到煅烧后的颗粒膨润土/凹凸棒土与表面活性剂的混合液；再将煅烧后的颗粒膨润土/凹凸棒土与表面活性剂的混合液在室温条件下搅拌1~4h，真空抽滤，得到颗粒膨润土/凹凸棒土滤料；将所述颗粒膨润土/凹凸棒土滤料在90~105℃的条件下干燥3~5h，制得有机改性颗粒膨润土/凹凸棒土吸附剂。

所述膨润土粉末的CEC为90~110mmol/100g。

所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠中的一种。

所述搅拌的转速为260~280r/min，搅拌用的搅拌杆材质为塑料

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明以膨润土粉末和凹凸棒土粉末为原料，通过加水混合、烘干、破碎、煅烧、改性和干燥工艺制得有机改性颗粒膨润土/凹凸棒土吸附剂，工艺简单。