[发明专利]一种利用天然混合黏土制备磁性介孔复合吸附剂的方法

说明书

本申请提供一种利用天然混合黏土制备磁性介孔复合吸附剂的方法，属于天然非金属矿深加工和吸附材料制备技术领域。该方法以低质混合黏土为原料，通过表面活化和磁功能化改性后，再经过一步水热反应将黏土中的矿物组分转化和重组成新的磁性介孔硅酸盐材料，原材料成本低廉、来源广泛；产品的磁性较强，易于磁分离；产品孔径分布窄，比表面积为513.96m²/g，吸附达到了磁性黏土吸附能力的3～6倍，是一种易于分离的高性能吸附剂。

技术领域

本发明涉及一种利用天然混合黏土制备磁性介孔复合吸附剂的方法，属于天然非金属矿深加工和吸附材料制备技术领域。

背景技术

我国内蒙古自治区和甘肃省境内储量巨大的红色黏土矿物，其远景储量达到30亿吨之多，所蕴藏的潜在应用价值不可限量。矿物组成分析结果表明，这类红色黏土是由凹凸棒石、伊利石、绿泥石、伊蒙混层黏土等黏土矿物和方解石、白云石、赤铁矿、石英等共生或伴生矿物组成。由于此类黏土矿物的组成复杂、颜色较深、性能较差，制约了高附加值产品开发，导致资源的利用率和产品的市场竞争力较低，制约了我国优势黏土矿物资源的高效、高值开发和利用。

近年来，随着优质黏土矿物资源的不断消耗，含有共伴生矿的黏土资源的高效、高值利用受到了广泛关注，人们采用了多种方法来提高含共伴生黏土矿物的附加值。其中，提纯处理是目前最常用的提高黏土矿物纯度，进而提高应用价值的方法。在提纯过程中，采用酸处理除去碳酸盐类杂质，再通过陈化、重力沉降、多次离心分离除去大颗粒石英砂或蛋白石，进而提高黏土组分的含量。对于纯度较高的黏土矿物，提纯处理可以有效降低杂矿含量，提高主要黏土矿物组分的纯度，进而改善使用性能。然而，对于组分复杂的黏土矿物，由于不同矿物组分是共生在一起的，所以很难通过提纯来显著提高其中某种矿物组分的含量。即便通过多次纯可以在一定程度上提高某种矿物组分含量，那么所需的提纯工艺复杂、收率低(仅有2～5％)、成本高、耗水耗能，活化剂还会引起环境污染。因此，无需经过任何前处理，将混合黏土矿物中的全部组分同步转化并重组成新的材料，是此类黏土矿物综合、高效利用的最为有效的途径。

发明内容

本申请的目的在于提供一种利用天然混合黏土制备磁性介孔复合吸附剂的方法，在开发出适用于重金属离子、染料、抗生素等污染物吸附的磁性吸附剂的同时，解决利用低质黏土制备新材料的瓶颈问题，为我国储量丰富的低品位黏土矿或尾矿的高值、高效利用开辟新途径。

本申请提供一种利用天然混合黏土制备磁性介孔复合吸附剂的方法，包括以下步骤

(1)将天然混合黏土进行空气等离子体球磨处理1～2h，提高黏土矿物的表面活性，降低惰性Si-O-Si和Si-O-M键的活化能；

(2)将空气等离子体球磨处理的黏土矿物与二价铁盐和三价铁盐固体充分混合均匀，然后对辊挤压处理3～5次，得到厚度为0.25～1mm的薄片；

(3)将步骤(2)中得到的薄片在5000rpm高速剪切作用下按固液比1:10分散到水中，得到均匀的水悬浮液，然后加入浓氨水和有机碱组成的混合碱，继续在80℃下熟化2～4h，得到含有磁性黏土矿物和氨水的混合物；

(4)向步骤(3)中得到的混合物中加入过碳酸钠、水溶性硅酸盐和马来酸酐，然后再加入金属盐，充分搅拌混合均匀；

(5)将步骤(4)中得到的混合物转入到水热反应釜中，密闭后充氮气保护，然后在压力4～8MPa和温度170～260℃条件下反应2～12h，然后自然冷却至室温；

(6)将反应产物进行固液分离，固体经过洗涤、干燥、粉碎处理后得到磁性复合吸附剂。

在一种可能的实施方式中，所述的天然混合黏土中含有多种矿物，包括凹凸棒石、伊利石、绿泥石、伊蒙黏土、石英、方解石、非晶态赤铁矿、长石。

在一种可能的实施方式中，所述空气等离子体球磨处理时的放电电压为8～12kV，放电电源功率为1.0～2.5KW，转速为950～1400rpm。