[发明专利]一种改性凹凸棒土吸附剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于水体污染控制技术领域，具体涉及一种改性凹凸棒土吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着社会经济的发展，工业废水的排放成为环境方面的一大问题，废水中重金属的污染尤为严重，尤其是铬污染，铬污染主要是三价铬和六价铬的危害，虽然三价铬的毒性没有六价铬的毒性强，但是其对环境以及人体的健康不容忽视。

目前对于三价铬的去除方法有很多，比如电解法，膜分离法，吸附法等，在众多去除三价铬的方法中，吸附法是一种操作简单、快捷有效的水处理方法，吸附剂可以利用本身的多孔结构容纳重金属离子，或者是通过本身所含有的的各种活性基团如羟基、羧基、氨基等，与金属离子形成离子键或共价键，达到去除金属离子的目的。

凹凸棒土是一种具有链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，成细小的棒状，具有较大的比表面积和较多的孔道。在我国，凹凸棒土储量丰富，价格较为低廉。由于凹凸棒土本身具有比表面积大、吸附性能强、来源广和成本低等特点，故可以用于污水处理。

由于凹凸棒土对水中三价铬具有一定的去除效果，但吸附量较低，因此，有必要对凹凸棒土进行改性，如采用聚苯胺、氨丙基硅烷，壳聚糖等对凹凸棒土进行改性，并将其用于水中三价铬的去除。随着这些吸附剂对水中三价铬具有一定的去除效果，但吸附体系中存在有机络合物时，会大大降低此类吸附剂对水中三价铬的去除效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性凹凸棒土吸附剂的制备方法及其应用，该制备方法操作简单，对设备要求低；凹凸棒土的来源广泛，价格低廉，制得的改性凹凸棒土吸附剂吸附性能好。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种改性凹凸棒土吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将凹凸棒土加入盐酸溶液中，超声分散，然后于60～80℃下反应，过滤取沉淀，将沉淀洗涤至中性，烘干，制得酸化的凹凸棒土；

2)将酸化的凹凸棒土加入甲苯中，超声分散，得到混合溶液；然后在氮气保护下，将混合溶液由室温升温至110～120℃，加入氨丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌均匀，过滤，取沉淀，将固体抽提后，真空干燥，制得复合纳米材料；

3)在氮气保护下，取二氯甲烷和乙二胺四乙酸，恒压下滴加氯化亚砜，然后加入步骤2)制得的复合纳米材料，室温下反应2～3h后，过滤取沉淀；将沉淀洗涤后干燥，制得改性凹凸棒土吸附剂。

步骤1)是按1g：(15～25)mL的比例，将凹凸棒土加入1～5mol/L的盐酸溶液中，超声分散10～20min，然后于60～80℃下反应6～10h。

步骤2)是按1g：(40～60)mL的比例，将酸化的凹凸棒土加入甲苯中，超声分散15～30min。

步骤2)中加入的氨丙基三甲氧基硅烷与甲苯的体积比为3～5:100；继续搅拌时间为12～18h。

步骤2)所述的抽提是将所得固体物质用无水乙醇处理12～18h，然后在60～80℃真空干燥10～14h。

步骤3)中每100mL二氯甲烷加入0.02mol乙二胺四乙酸；每100mL二氯甲烷中加入1g步骤2)制得复合纳米材料；每100mL二氯甲烷滴入0.02mol氯化亚砜。

步骤3)所述的洗涤是将沉淀依次用二氯甲烷、丙酮、蒸馏水、碳酸氢钠溶液(0.1M)及蒸馏水洗涤。

步骤3)所述的干燥是在50～70℃下进行。

本发明公开的方法制得的凹凸棒土吸附剂去除工业废水中三价铬的应用。

本发明公开的方法制得的凹凸棒土吸附剂去除水中三价铬的方法，将凹凸棒土吸附剂加入待净化的水中，在25℃下，pH值为3.00±0.02的条件下，进行吸附处理，待吸附达到饱和后，过滤，得到净化的水。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的改性凹凸棒土吸附剂的制备方法，首先采用盐酸溶液对凹凸棒土进行酸化，然后将酸化后的凹凸棒土进行氨基化处理，再经过乙二胺四乙酸改性凹凸棒土，制得改性凹凸棒土吸附剂。本发明利用乙二胺四乙酸改性凹凸棒土制备吸附剂的方法操作简单，对设备要求低；凹凸棒土的来源广泛，价格低廉，制得的改性凹凸棒土吸附剂吸附性能好，适合工业化大规模生产。

本发明以乙二胺四乙酸改性的凹凸棒土作为吸附剂，采用吸附法去除水中三价铬，通过表面功能化引入含羧基的改性剂，利用乙二胺四乙酸与重金属的络合作用，吸附去除水中的三价铬。采用吸附法去除三价铬成本较低，工艺简单，去除效率高，非常适合浓度较低的三价铬去除。因此，本发明制得的改性凹凸棒土吸附剂能够有效应用于工业废水的三价铬处理。