CN102389772A - 亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂的制备方法，该制备方法选用表面活性剂油酸钠作为凹凸棒土与三价铁源的连接剂，并采用三乙二醇还原法制备亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂；本发明的复合吸附剂具有亲油性，在有机溶剂中表现出优异的分散性，纳米Fe3O4均匀地包覆凹凸棒土表面，粒度均一，且无脱落，磁性能优异，磁化强度42.5emug-1，且磁滞回线没有磁滞环出现，具有良好的超顺磁性。
Description
技术领域
本发明涉及吸附剂的制备方法，具体涉及一种亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂的制备方法。
背景材料
凹凸棒土是一种链层状结构的含水镁铝硅酸盐矿物，具有独特的纳米孔道结构和较大的比表面积，有着很强的阳离子交换和吸附脱色性能，因此被作为吸附剂广泛地应用于废水处理领域。
可是，天然的凹凸棒土表面通常呈负电性，而对于大多数有机废水（比如有机染料废水）而言，其被吸附对象一般也带负电荷，就使得凹凸棒土吸附剂与被吸附对象之间存在排斥作用，极大地限制了凹凸棒土在有机废水处理领域中的应用。
此外，凹凸棒土在废水悬浮体系中易表现出一定的胶体稳定性，导致吸附饱和后的凹凸棒土难以从废水中分离，造成凹凸棒土资源的浪费，且对水体造成二次污染。
考虑到凹凸棒土在处理有机废水时面临的局限性和吸附饱和后难于作用体系分离、难以回收的双重问题，若能将一定量的亲油性磁性纳米Fe3O4颗粒牢固附着于凹凸棒土表面，制成亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂，则凹凸棒土面临的这两大问题可迎刃而解。该亲油磁性复合吸附剂，一方面与有机废水具有很好的亲和性和相容性，可增加对被吸附对象的吸附能力；此外该复合吸附剂在处理废水后，利用磁分离技术可进行固-液快速分离。然而，迄今，有关亲油磁性凹凸棒土复合吸附剂的制备方法却未见报道。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂的制备方法，使凹凸棒土同时具有亲油性和磁性，且所制备的亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂中磁性Fe3O4颗粒在凹凸棒土表面分散性好、磁化强度高，在有机溶剂中表现出优异的分散性能，具有良好的应用前景。
本发明的技术解决方案是：选用表面活性剂油酸钠作为凹凸棒土与三价铁源的连接剂，并采用三乙二醇还原法制备亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂。
本发明的亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂的制备方法中，具体步骤如下：
1、依质量比1：5-10称取凹凸棒土和油酸钠置于圆底烧瓶中，加入凹凸棒土质量的200倍量的去离子水，超声分散30min ，再在搅拌条件下加入凹凸棒土质量的200倍量的环己烷并加热至 70-75 ℃；
2、取凹凸棒土质量的2-5倍量的FeCl3·6H2O，FeCl3·6H2O溶于其质量的200倍量的无水乙醇中，FeCl3的乙醇溶液加入到步骤1的体系中，100℃ 回流1h；
3、将步骤2的混合溶液从圆底烧瓶倒入分液漏斗中，静置分离，弃去下层清液，上层悬浮液抽滤、洗涤得滤饼；
4、将滤饼超声分散于凹凸棒土质量的200-500倍量的三乙二醇中，向该溶液中加入凹凸棒土质量的2-5倍量的NaAc，以2-5℃每秒升温速率升温至250-300℃，并在该温度下保持1-5小时；
5、反应结束后，将产物用磁铁分离、洗涤、干燥，得到亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂。
本发明的制备原理是：油酸钠作为一种具有两性基团的阴离子表面活性剂，一端带有长链烷基的亲油官能团，烷基链通过疏水相互作用吸附到凹凸棒土表面，而油酸钠的另一端带有亲水羧基官能团，羧基与Fe3+结合，生成油酸铁，从而通过油酸根离子将Fe3+连接到凹凸棒土表面，而油酸铁是一种油溶性的化合物，在一定温度下极易溶于环己烷等非极性有机溶剂，此时吸附有油酸铁的凹凸棒土将从水相转移到环己烷相中；将上述溶液静置、分离后得表面吸附有油酸铁的凹凸棒土前驱体；最后采用三乙二醇还原法使油酸铁在凹凸棒土表面原位分解生成Fe3O4，且溶液中油酸根离子可进一步与Fe3O4粒子表面的-OH反应，最终得到良好亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂。
本发明具有以下优点：
1、本发明的复合吸附剂具有亲油性，在有机溶剂中表现出优异的分散性。
2、本发明的复合吸附剂中纳米Fe3O4均匀地包覆凹凸棒土表面，粒度均一，且无脱落。
3、本发明的复合吸附剂磁性能优异，复合吸附剂磁化强度是42.5 emu g-1，且磁滞回线没有磁滞环出现，具有良好的超顺磁性。
附图说明
图1是亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂的透射电镜照片。
图2是亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂的磁滞回线。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。
实施例1：依以下步骤制备亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂
1、称取0.05g 凹凸棒土和0.25g 油酸钠置于圆底烧瓶中，加入10mL 去离子水，超声分散30min ，再在搅拌条件下加入12.8 mL 环己烷并加热至 70℃；
2、取0.1g FeCl3·6H2O 溶于25.3mL 无水乙醇中，FeCl3的乙醇溶液加入到步骤1的体系中，100℃ 回流1h；
3、将步骤2的混合溶液从圆底烧瓶倒入分液漏斗中，静置分离，弃去下层清液，上层悬浮液抽滤、洗涤得滤饼；
4、将滤饼超声分散于8.93mL 三乙二醇溶液中，向该溶液中加入0.1g NaAc，以2℃每秒升温速率升温至250℃，并在该温度下保持5小时；
5、反应结束后，将产物用磁铁分离、洗涤、干燥，得到亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂。
实施例2：依以下步骤制备亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂
1、称取0.1g 凹凸棒土和0.75g 油酸钠置于圆底烧瓶中，加入20mL 去离子水，超声分散30min ，再在搅拌条件下加入25.6 mL 环己烷并加热至 72 ℃；
2、取0.35g FeCl3·6H2O 溶于88.6mL 无水乙醇中，FeCl3的乙醇溶液加入到步骤1的体系中，100℃ 回流1h；
3、将步骤2的混合溶液从圆底烧瓶倒入分液漏斗中，静置分离，弃去下层清液，上层悬浮液抽滤、洗涤得滤饼；
4、将滤饼超声分散于31.2mL 三乙二醇溶液中，向该溶液中加入0.35g NaAc，以3℃每秒升温速率升温至280℃，并在该温度下保持3小时；
5、反应结束后，将产物用磁铁分离、洗涤、干燥，得到亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂。
实施例3：依以下步骤制备亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂
1、称取0.15g 凹凸棒土和1.5g 油酸钠置于圆底烧瓶中，加入30mL 去离子水，超声分散30min，再在搅拌条件下加入38.5mL 环己烷并加热至 75 ℃；
2、取0.75g FeCl3·6H2O 溶于190mL 无水乙醇中，FeCl3的乙醇溶液加入到步骤1的体系中，100℃ 回流1h；
3、将步骤2的混合溶液从圆底烧瓶倒入分液漏斗中，静置分离，弃去下层清液，上层悬浮液抽滤、洗涤得滤饼；
4、将滤饼超声分散于67mL 三乙二醇溶液中，向该溶液中加入0.75g NaAc，以5℃每秒升温速率升温至300℃，并在该温度下保持1小时；
5、反应结束后，将产物用磁铁分离、洗涤、干燥，得到亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂。
Claims (1)
1. 亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂的制备方法，该制备方法选用表面活性剂油酸钠作为凹凸棒土与三价铁源的连接剂，采用三乙二醇还原法制备亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂；其特征在于具体步骤如下：
（1）、依质量比1：5-10称取凹凸棒土和油酸钠置于圆底烧瓶中，加入凹凸棒土质量的200倍量的去离子水，超声分散30min ，再在搅拌条件下加入凹凸棒土质量的200倍量的环己烷并加热至 70-75 ℃；
（2）、取凹凸棒土质量的2-5倍量的FeCl3·6H2O，FeCl3·6H2O溶于其质量的200倍量的无水乙醇中，FeCl3的乙醇溶液加入到步骤1的体系中，100℃ 回流1h；
（3）、将步骤2的混合溶液从圆底烧瓶倒入分液漏斗中，静置分离，弃去下层清液，上层悬浮液抽滤、洗涤得滤饼；
（4）、将滤饼超声分散于凹凸棒土质量的200-500倍量的三乙二醇中，向该溶液中加入凹凸棒土质量的2-5倍量的NaAc，以2-5℃每秒升温速率升温至250-300℃，并在该温度下保持1-5小时；
（5）、反应结束后，将产物用磁铁分离、洗涤、干燥，得到亲油性磁性凹凸棒土复合吸附剂。
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