[发明专利]一种凹凸棒石黏土的改性方法及其改性凹凸棒石黏土

说明书

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种凹凸棒石黏土的改性方法及其改性凹凸棒石黏土。本发明提供的凹凸棒石黏土的改性方法，包括如下步骤：将凹凸棒石黏土置于水中进行超声处理,得到凹凸棒石黏土溶液；向凹凸棒石黏土溶液中加入改性剂,调节溶液pH至8.5‑11，搅拌或震荡，得到改性凹凸棒石黏土；所述改性剂选自丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠和纳米二氧化硅中的一种或多种。本发明提供的凹凸棒石黏土的改性方法可有效改变凹凸棒石粘土表面结构，提高凹凸棒石粘土对重金属离子锶和铯的吸附性能。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种凹凸棒石黏土的改性方法及其改性凹凸棒石黏土。

背景技术

凹凸棒石黏土是一种含水富镁铝硅酸盐类纤维状黏土矿物，具有独特的链层状晶体结构，矿物学上属于海泡石类，晶粒呈比较细小的棒状形态，且内部比表面积大，矩形内孔孔道较为发达(0.38nm×0.63nm)，能够有效地固定许多金属及其氧化物，同时，凹凸棒石粘土表面富含硅羟基等活性基团，使其具备良好的吸附性能，广泛应用于废水处理、催化等领域。然而天然的凹凸棒石粘度多为中低品位，含有大量的杂质成分，干扰凹凸棒石粘土本身的优良性能，将其直接应用于富含重金属的工业废水处理中会存在吸附性能欠佳的问题，无法达到良好的吸附效果。因此，需要对凹凸棒石粘土进行改性，以改善凹凸棒石黏土吸附重金属的性能。

现有凹凸棒石粘土的改性多采用有机阳离子表面活性剂或者硅烷偶联剂进行改性，然而由于改性剂种类众多，且不同的改性剂对凹凸棒石粘土进行改性后，对重金属离子的吸附效果不同，具有一定的唯一性，因此，针对特定种类的重金属，对凹凸棒石进行改性的工作仍待研究。

以金属锶和铯为例，由于改性凹凸棒石粘土的对重金属离子的吸附性能，与重金属离子的化学形态密切相关，金属铯离子在吸附迁移过程中，其迁移形态为简单阳离子Cs⁺,而金属锶离子在吸附迁移过程中，其迁移形态多为Sr²⁺·XH₂O,两者迁移形态相差极大。同时，不同离子之间的交换吸附能力又取决于其离子势(离子的电价数与其半径之比)的大小，因此，如何对凹凸棒石粘土进行改性以提高对金属锶铯离子的吸附性能成为一大难点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有凹凸棒石粘土的改性方法对于金属锶铯离子的吸附效果有限，从而提供一种新的凹凸棒石黏土的改性方法及其改性凹凸棒石黏土。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种凹凸棒石黏土的改性方法，包括如下步骤:

1)将凹凸棒石黏土置于水中进行超声处理,得到凹凸棒石黏土溶液；

2)向凹凸棒石黏土溶液中加入改性剂,调节溶液pH至8.5-11，搅拌或震荡，得到改性凹凸棒石黏土；

所述改性剂选自丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠和纳米二氧化硅中的一种或多种。

优选的，以凹凸棒石黏土的阳离子交换容量CEC计，所述改性剂的摩尔用量为凹凸棒石黏土阳离子交换总量的0.5-2倍。

优选的，所述改性剂为丙烯酰胺和纳米二氧化硅；

所述丙烯酰胺和纳米二氧化硅的摩尔比为1：1.1-1.3。

优选的，步骤2)中，向凹凸棒石黏土溶液中加入丙烯酰胺，调节溶液pH至8.5-11，搅拌10-12小时，然后加入纳米二氧化硅，继续搅拌10-12小时，得到改性凹凸棒石黏土。

优选的，步骤1)中，以凹凸棒石黏土的质量计，水的用量为40-60ml/g；

所述超声处理时间为20-40min，所述超声处理温度为23-30℃；

步骤2)中，搅拌或震荡时间为10-14小时。

优选的，所述纳米二氧化硅的粒径为1-100nm。