[发明专利]一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于矿物材料技术及重金属治理技术领域，具体涉及一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料及其制备方法与其在重金属治理方面的应用。

背景技术

随着工业化进程和人口的不断增加，由各种因素引起的水污染亦日趋严重，尤其是重金属污染，已成为世界性的环境治理难题。重金属是一类危害特别严重的污染物，其中汞的毒性最大，被人们称为“五毒”之首。燃烧煤、石油等化石燃料以及金属冶炼、电器行业等行业废水的排放都向大气和水环境中排放了大量的汞，汞进入环境或生态系统后会存留、转移和富集，通过与蛋白质的疏基的结合，对人类的健康造成巨大的危害。汞作为一种剧毒、高挥发性、在生物体内易于沉积且滞留时间长的物质，在环保领域越来越受到重视。

对于含汞废水，常用的处理方法有化学沉淀法、混凝法、离子交换法和吸附法等。每种方法各有优劣,其中吸附法因操作简单、成本低廉、去除效果好、吸附剂可以循环使用等优点在重金属废水处理中得以广泛应用。吸附法处理的效果与吸附剂的性能有很大的关系。蒙脱石、蛭石等粘土矿物是一种层状铝硅酸盐矿物，层间域中含有水分子和可交换的阳离子，具有良好的阳离子交换性和吸附性。粘土矿物具有储量丰富、价格低廉、较高的比表面积和环境友好性等特点，作为一种良好的吸附材料在废水处理中得到了广泛的应用。

近年来出现的对粘土矿物有机改性的报道和专利主要集中于表面活性剂对粘土矿物的插层改性。传统的有机改性的粘土矿物研究在环境治理与修复方面的使用并不令人满意。首先，有机改性采用的多为具有较大生物毒性的阳离子型表面活性剂，有一定的环境危害性。其次，有机改性后材料的疏水性增强，吸附有机污染物的能力增大，但对重金属的吸附效果不够理想。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料的制备方法；

本发明的另一目的在于提供上述制备方法得到的二巯基丙醇改性粘土矿物材料，其具有吸附效果好、速度快及成本低廉的优点；

本发明的再一目的在于提供上述二巯基丙醇改性粘土矿物材料在重金属废水治理技术领域的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将粘土矿物加入无水乙醇中配制成悬浮液，将悬浮液进行超声分散处理；

因二巯基丙醇水溶液不稳定，易分解，且二巯基丙醇极易溶于甲醇、乙醇、苯甲酸和植物油，出于安全性和可操作性考虑，采用无水乙醇做溶剂；

(2)在超声分散处理后的悬浮液中加入改性剂二巯基丙醇，混合均匀后调节pH值至酸性，然后回流反应，得到改性产物溶液；

(3)将所得改性产物溶液进行离心，离心所得沉淀洗涤至中性，然后干燥，研磨过筛得到所述二巯基丙醇改性粘土矿物材料。

优选的，步骤(1)所述粘土矿物为蒙脱石或蛭石中的一种；

优选的，步骤(1)所述粘土矿物由粘土矿物原土经沉淀法进行提纯，干燥后研磨过200目筛制得；

优选的，步骤(1)所述悬浮液中粘土矿物的质量分数为2％～10％；

优选的，步骤(1)所述超声分散处理的温度为55～60℃，处理时间为10～20min；

优选的，步骤(2)所述二巯基丙醇按照其摩尔量与步骤(1)所述粘土矿物质量的比例为n_{二巯基丙醇}：m_粘土矿物＝0.8～2.6mmol/g进行投加：

优选的，步骤(2)所述调节pH值至酸性为调节pH值至1～4；

优选的，步骤(2)所述回流反应为在80℃～90℃条件下回流18～20h；

优选的，步骤(3)所述离心为在4000rpm转速下离心5～10min；

优选的，步骤(3)所述洗涤采用无水乙醇进行洗涤；

优选的，步骤(3)所述干燥为在60～65℃下真空干燥20～24h。

根据上述制备方法可得到一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料。

所述二巯基丙醇改性粘土矿物材料可应用于重金属废水治理技术领域；

优选的，所述二巯基丙醇改性粘土矿物材料作为吸附剂用于汞污染废水治理技术领域。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明所制备的二巯基丙醇改性粘土矿物材料可用于吸附重金属离子Hg(Ⅱ)，用量少，吸附容量大，吸附速率快，能较快地对Hg(Ⅱ)进行去除，适合用于水中有毒有害的重金属离子Hg(Ⅱ)的处理，应用前景广阔。