CN102847513A - 一种制备有机水滑石的方法 - Google Patents

Abstract

一种制备有机水滑石的方法，步骤如下：1）将洗涤废水过滤去掉固态杂质，得到不含固态杂质的洗涤废水；2）将水滑石加入上述洗涤废水中，搅拌，沉淀分离，烘干，碾磨即得到阴离子表面活性剂改性的水滑石。利用洗涤过程中所用的表面活性剂大部分是阴离子型表面活性剂的特点，以洗涤废水中的阴离子型表面活性剂为改性剂来合成有机水滑石，在制备有机水滑石的同时，有效吸附去除洗涤废水中的阴离子表面活性剂，既去除了废水中的阴离子表面活性剂又合成了有机水滑石，实现废物回收。所制备的有机水滑石价格低廉，废水处理效果明显，达到以废治废的效果，具有很强的经济和实用价值。

Description

一种制备有机水滑石的方法

技术领域

本发明涉及环境污染控制与新材料开发，尤其涉及一种利用洗涤废水制备有机水滑石吸附剂的方法。

背景技术

洗涤用品中所用的表面活性剂以阴离子型为最重要。其中直链烷基苯磺酸盐用量最大，其次为脂肪醇硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基磺酸盐等。以十二烷基苯磺酸钠为代表的阴离子表面活性剂，对水硬度较敏感，不易氧化，起泡力强，成本较低，合成工艺成熟，对颗粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有显著的去污效果，对天然纤维上颗粒污垢的洗涤作用尤佳，去污力随洗涤温度的升高而增强，对蛋白污垢的作用高于非离子表面活性剂，且泡沫丰富，是非常有效的洗涤剂，常用于洗衣粉、洗洁精和洗手液，用量非常大。十二烷基苯磺酸钠除用于洗涤用品外，也广泛应用于制革、纺织等工业的洗涤和脱脂。十二烷基苯磺酸钠的生产排放了大量表面活性剂废水，由于废水中十二烷基苯磺酸钠含量高，如果直接排入环境，不仅影响水生生物生存，使水体自净受阻，对环境造成严重污染，而且对微生物细胞的活性和增殖有一定阻碍作用，对动植物和人体有慢性毒害作用，会扰乱内分泌系统，引起雌雄一体、动物免疫机能异常、胎儿发育畸形、儿童智力低下等异常现象。这些表面活性剂如果用生化过程来处理，生化效果差、同时可能生成毒性更强的中间体。

常用的十二烷基苯磺酸钠废水处理工艺如混凝沉淀、催化氧化、泡沫分离、活性炭吸附、生物降解以及它们的组合工艺实现其净化处理。其活性炭吸附中吸附法高效、简单，但活性炭吸附剂价格昂贵。

层状双羟基复合金属氧化物（Layered Double Hydroxides，简称LDH），又称水滑石，是一类重要的无机功能材料。其独特的层状结构及层板元素和层间阴离子的可调变性受到人们的广泛关注，经离子交换向层间引入新的客体阴离子可使层状结构和组成产生相应的变化，因而可以制备一大类具有特殊性质的功能材料。水滑石材料属于阴离子型层状化合物。层状化合物是指具有层状结构、层间离子具有可交换性的一类化合物，利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性，将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物。

水滑石化学结构通式为：[M²⁺ _1-xM³⁺x(OH)₂]^x+[(A^n-)_x/n·mH₂O]，其中M²⁺为Mg²⁺，Ni²⁺，Mn²⁺，Zn²⁺，Ca²⁺，Fe²⁺，Cu²⁺等二价金属阳离子；M³⁺为Al³⁺，Cr³⁺，Fe³⁺，Co³⁺等三价金属阳离子；A^n-为阴离子，如CO₃ ^2-，NO₃ ^-，Cl^-，OH^-，SO₄ ^2-，PO₄ ^3-，C₆H₄(COO)₂ ^2-等无机和有机离子以及络合离子，当层间无机阴离子不同，水滑石的层间距不同，同时在水滑石吸附污染物之后，层间距也会增大，以容纳更多的污染物。常用有机酸来改性比如水杨酸、硬脂酸葡萄糖酸等，由于这些物质的加入，导致有机水滑石的价格相应的变得很高，严重限制了有机水滑石在水处理方面的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中制备有机水滑石原料来源单一、价格昂贵的不足，提供一种制备有机水滑石的方法，利用洗涤废水中存在的阴离子表面活性剂来改性水滑石，合成有机水滑石，合成的有机水滑石作为吸附剂用于有机废水处理。

为解决上述技术问题本发明采用的技术方案是：一种制备有机水滑石的方法，所述的有机水滑石是利用含有阴离子表面活性剂的洗涤废水制备的。

具体步骤如下：

1）将洗涤废水过滤去掉固态杂质，得到不含固态杂质的洗涤废水；

2）将水滑石加入上述洗涤废水中，搅拌，沉淀分离，烘干，碾磨即得到阴离子表面活性剂改性的水滑石。

步骤2）中所述的水滑石为50-100目的水滑石，加入量为水滑石与洗涤废水的固液质量比为1：500~1000。

步骤2）所述的搅拌时间为4~5h。

本发明所采用的水滑石可以是市售的商品，也可以根据现有技术制备，其制备技术是众所周知的。水滑石化学结构通式为：[M²⁺ _1-xM³⁺x(OH)₂]^x+[(A^n-)_x/n·mH₂O]，其中M²⁺为Mg2⁺，Ni²⁺，Mn²⁺，Zn²⁺，Ca²⁺，Fe²⁺，Cu²⁺等二价金属阳离子中的任一种；M³⁺为Al³⁺，Cr³⁺，Fe³⁺，Co³⁺等三价金属阳离子中的任一种；A^n-为阴离子，如CO₃ ^2-，NO₃ ^-，Cl^-，OH^-，SO₄ ^2-，PO₄ ^3-等无机离子中的任一种；x=0.5~0.15；M²⁺/M³⁺=1~5。

本发明的有益效果是：

1、以洗涤废水中的阴离子型表面活性剂为改性剂来合成有机水滑石，在制备有机水滑石的同时，有效吸附去除洗涤废水中的阴离子表面活性剂，既去除了废水中的阴离子表面活性剂又合成了有机水滑石，实现废物回收。

2当水滑石层间无机阴离子被有机阴离子取代后，层间由亲水性变为疏水性，对有机物的吸附由吸附变为分配作用为主，吸附去除水中有机污染物的效率比原土高几十到几百倍。特别是利用洗涤废水制备的有机水滑石在制备的过程中将废水中的油污等物质吸附到水滑石层间，增加有机水滑石的有机碳含量，可以更进一步的提高吸附有机物的效果。

3、所制备的有机水滑石价格低廉，废水处理效果明显，达到以废治废的效果，具有很强的经济和实用价值。

具体实施方式

以下进一步提供本发明的3个实施例：

实施例1

将含十二烷基磺酸钠的洗涤废水过滤去掉固态杂质，得到不含固态杂质的洗涤废水；将过100目的市售镁铝型水滑石加入上述洗涤废水中，水滑石与洗涤废水的固液质量比为1：1000，搅拌4h，沉淀分离，烘干，碾磨得到有机改性水滑石。

制备有机水滑石后的洗涤废水的COD被去除90.5%，制备过程有一定的废水处理效果。

在200mL锥形瓶中加入50mL含菲浓度为1mg/L废水，加入20mg有机水滑石。放入恒温振荡器内，在25℃，200rpm条件下振荡2小时，取出后离心分离，用紫外可见分光光度计测定浓度，去除率为98.9%。

而不改性的同样的水滑石在同样的条件下对该污染物的去除率仅为2.3%。

用刚好完全交换水滑石中阴离子的量的纯十二烷基磺酸钠改性水滑石，制备得到的有机水滑石对在同样的条件下，对相同的废水的去除率为90.1%。

实施例2

将含十二烷基苯磺酸钠的洗涤废水过滤去掉固态杂质，得到不含固态杂质的洗涤废水；将过50目的市售铜铝型水滑石加入上述洗涤废水中，固液质量比为1：500，搅拌5h，沉淀分离，烘干，碾磨得到有机改性水滑石。

制备有机水滑石后的洗涤废水的COD被去除93.1%，制备过程有一定的废水处理效果。

在200mL锥形瓶中加入50mL含对硝基苯浓度为5mg/L废水，加入25mg有机水滑石。放入恒温振荡器内，在25℃，200rpm条件下振荡2小时，取出后离心分离，用紫外可见分光光度计测定浓度，去除率为98.7%。

而不改性的同样的水滑石在同样的条件下对该污染物的去除率仅为3.1%。

用刚好完全交换水滑石中阴离子的量的纯十二烷基苯磺酸钠改性水滑石，制备得到的有机水滑石对在同样的条件下，对相同的废水的去除率为82.4%。

实施例3

首先按照文献（镁铝型水滑石水热合成，应用化学，2001，18，70-72）合成制得镁铝型水滑石；将含十二烷基苯磺酸钠和α-烯基磺酸钠两种混合表面活性剂的洗涤废水过滤去掉固态杂质，得到不含固态杂质的洗涤废水；将过50目的制得的水滑石加入上述洗涤废水中，固液质量比为1：1000，搅拌5h，沉淀分离，烘干，碾磨得到有机改性水滑石。

制备有机水滑石后的洗涤废水的COD被去除91.7%，制备过程有一定的废水处理效果。

在200mL锥形瓶中加入50mL含对硝基苯酚浓度为5mg/L废水，加入25mg有机水滑石。放入恒温振荡器内，在25℃，200rpm条件下振荡2小时，取出后离心分离，用紫外可见分光光度计测定浓度，去除率为97.5%。

而不改性的同样的水滑石在同样的条件下对该污染物的去除率仅为2.5%。

用总量刚好完全交换水滑石中阴离子的量的纯十二烷基苯磺酸钠和α-烯基磺酸钠改性水滑石，制备得到的有机水滑石对在同样的条件下，对相同的废水的去除率分别为81.5%和76.3%。

Claims (4)

1.一种制备有机水滑石的方法，其特征在于：所述的有机水滑石是利用含有阴离子表面活性剂的洗涤废水制备的。

2.根据权利要求1所述的制备有机水滑石的方法，其特征在于：步骤如下：

1）将洗涤废水过滤去掉固态杂质，得到不含固态杂质的洗涤废水；

2）将水滑石加入上述洗涤废水中，搅拌，沉淀分离，烘干，碾磨即得到有机改性水滑石。

3.根据权利要求1或2所述的制备有机水滑石的方法，其特征在于：步骤2）中所述的水滑石为50-100目的水滑石，加入量为水滑石与洗涤废水的固液质量比为1：500~1000。

4.根据权利要求1或2所述的制备有机水滑石的方法，其特征在于：步骤2）所述的搅拌时间为4~5h。