[发明专利]一种基于麦羟硅钠石的环保吸附材料及其制备方法与在阴离子染料吸附中的应用

说明书

本发明公开了一种基于magadiite的环保吸附材料的制备及对阴离子染料的吸附。该方法以有机改性magadiite与生物聚合物季铵化壳聚糖QCS通过离子交换，制备QCS‑magadiite纳米杂化材料，最后研究此材料在阴离子染料污水处理中的应用。本发明的吸附材料具有绿色环保、可循环利用、吸附性能好以及价格低廉等优点。

技术领域

本发明涉及吸附剂在吸附阴离子染料中的应用，具体涉及一种基于麦羟硅钠石的环保吸附材料及其制备方法与在阴离子染料吸附中的应用。

背景技术

随着我国工业化程度的提高，水污染问题日趋突出，特别是工业废水未经处理就排入水体环境中，严重了影响人类的健康和社会的可持续发展，而有机染料废水是一类很难处理的工业废水，具有浓度高、致毒性、致癌性、非生物降解性以及可生化性差的特征，即使较低的浓度也会对人类和微生物造成很大的危害。因此在排放之前需要对其进行处理。

国内外广大学者深入研究废水处理课题，致力于发明各种新技术、开发各种新材料、探索各种新工艺，缓解水资源供需矛盾。诸多方法被用于污水处理，包括混凝、絮凝、沉淀法、臭氧法、氧化法、光催化法和微波辐射。这些方法存在成本高、污染环境或难以全部去除污染物等缺陷。吸附法是污水处理技术中最有效的方法之一，吸附剂可以有效地去除水中各种污染物，尤其是其它方法难以有效处理的有毒和难降解的污染物；同时，吸附剂再生技术研究的不断深入，更拓宽了吸附法在废水处理中的发展空间和应用前景。低成本的层状硅酸盐基吸附材料具有表面吸附作用、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殊性质，已经成为国内外环境污染控制与修复领域的研究热点之一，主要用于废水中重金属、有机污染物、染料、赤潮和大气环境中挥发性有机污染物的去除及作为土壤污染修复材料等。常用的层状硅酸盐是蒙脱土，但蒙脱土纯度低，离子交换容量不高，开采带来环境污染，且片层表面基本没有结构性羟基，功能化改性受到制约，难以广泛应用。因此研究开发新的层状硅酸盐吸附产品，减少天然矿产资源的开采、降低废水的处理成本具有十分重要的意义。与蒙脱土相比，麦羟硅钠石(magadiite)具有以下优点：一是控制合成工艺，能够得到高纯度的产物；二是层板具有优异的膨化性能，层间阳离子交换量远大于蒙脱土，能够保证优异的吸附性能；三是magadiite单个片层较厚(1.12nm)，结构稳定性好；四是片层上含有较多的羟基团，可以进行功能化改性，五是可人工合成，避免在自然界中开采而带来的环境破坏；六是价格低廉，具有市场竞争优势。magadiite可以完全替代自然界的蒙脱土，实现对矿产资源的保护及可持续利用，降低宝贵的矿产资源被低效率地使用而导致的浪费。同时也有效遏制对矿山的无节制乱挖滥采，保护森林植被，维护生态平衡。虽然magadiite吸附性能超过蒙脱土，但是其吸附性能还是有待提高。

发明内容

本发明的目的主要是克服现有技术中的不足，提供QCS-magadiite纳米杂化材料在吸附阴离子染料中的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

一种QCS-magadiite纳米杂化材料的制备，包括以下步骤：

(1)将麦羟硅钠石分散于水中，超声、机械搅拌后，得到麦羟硅钠石分散液；

(2)将十六烷基三甲基溴化铵加入麦羟硅钠石均匀分散液中，反应后经过滤水洗干燥得到有机改性麦羟硅钠石；

(3)将所述有机改性麦羟硅钠石分散于水中，超声、机械搅拌后，得有机改性麦羟硅钠石均匀分散液；

(4)季铵化壳聚糖加入到所述步骤(3)中的有机改性麦羟硅钠石分散液中，机械搅拌至反应完全；

(5)将步骤(4)中反应产物过滤取出，经后处理制得所述基于麦羟硅钠石的环保吸附材料。

优选地，所述步骤(1)中十六烷基三甲基溴化铵的加入量与麦羟硅钠石的质量比是30％-50％，步骤(4)季铵化壳聚糖中与有机改性麦羟硅钠石的质量比为11％-15％。