[发明专利]一种有机修饰磁性膨润土及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种有机修饰磁性膨润土及其制备方法和应用，采用微波共沉淀法制备得到磁性纳米Fe₃O₄颗粒后将其负载到天然膨润土上，并用十六烷基三甲基溴化铵作为有机修饰剂进行表面修饰，得到有机修饰磁性膨润土。制备得到的有机修饰磁性膨润土热稳定性能好，在温度为300‑700℃的范围内可保持结构稳定；不易被强氧化剂、强还原剂破坏，具有良好的化学稳定性；孔容孔径增大，对刚果红和酸性大红的吸附效果好；在外加磁场的作用下可以实现快速的回收，具有很好的重复利用率和稳定的性能。

技术领域

本发明属于膨润土深加工技术领域，具体涉及一种有机修饰磁性膨润土及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，我国的纺织印染工业迅猛发展，产生了大量亟需处理的染料废水。一般化学染料往往具有耐酸、耐碱、难降解等特性，影响水生动植物的基因遗传，严重威胁其生存，还有可能威胁人类的生命。其中，刚果红(CR)和酸性大红(GR)均属于阴离子型染料，不溶于酸和碱，一旦进入自然界便很难去除，不仅会抑制动植物的生长发育，同时对人类的消化、血液及心血管系统造成不同程度的影响。

膨润土(Bentonite)作为我国储量丰富的粘土矿物资源之一，价格低廉，具有极大的开发利用及研究价值。膨润土主要由含水层状硅铝酸盐构成，基本性能由蒙脱石的特殊结构决定。蒙脱石的结构决定了膨润土的脱色性、稳定性、离子交换性、吸附性、悬浮性等，膨润土的内比表面积为600-800m²/g，吸水后的膨润土体积能增大10-30倍，对染料具有一定的吸附性能；但是未经改性的天然膨润土(Raw Bentonite，RB)对染料的吸附性能较差，且其在水中较强的分散性也使吸附后的膨润土难以实现有效的固液分离，因此必须对膨润土进行有机改性或负载Fe₃O₄等磁性物质，以提高其吸附性能和固液分离能力。

磁性载体是指将分散性能良好的强磁性物质覆盖或引入到非磁性或着弱磁性材料的表面或内部，进而形成具有一定磁饱和强度的复合材料，其在外加磁场的作用下可以快速固液分离从而回收再利用。纳米Fe₃O₄颗粒是较为常见的磁性材料之一，其合成工艺简单，拥有良好的磁分离性能，而且纳米Fe₃O₄颗粒本身具备一定的吸附能力。但是，纳米Fe₃O₄颗粒易团聚，易氧化，性能不稳定，而膨润土在水体中具有良好的分散性，因此，将膨润土和纳米Fe₃O₄颗粒相结合，制备磁性膨润土(Magnetic bentonite，MB)，不仅能够解决纳米Fe₃O₄颗粒易团聚，易氧化，性能不稳定的问题，还能提高膨润土的固液分离能力，同时能在一定程度上提高其对染料的吸附能力：王迎亚等用沉淀法制备出纳米Fe₃O₄颗粒，然后将其附着在碱性钙基膨润土上，再用柠檬酸进行改性，制备出磁性柠檬酸膨润土的复合物，其磁分离效果好，且对Cr(VI)具有良好的吸附效果；任爽等在膨润土悬浮液中加入Fe₂(SO₄)₃和FeSO₄，再加入阴(阳)离子复配修饰剂，制备出阴(阳)离子复配修饰两性磁性膨润土，复合物的比表面积和孔容空径明显增大，对苯酚的吸附效果也明显上升，吸附容量达到了491.61mg/g。