CN103752274A - 一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂及其制备方法，该复合吸附剂为经过两性表面活性剂和Gemini型阳离子表面活性剂修饰的膨胀性粘土矿物。所述两性表面活性剂为烷基二甲基甜菜碱。所述烷基二甲基甜菜碱中烷基碳链长度在十到十八之间，Gemini型阳离子表面活性剂为烷基季铵盐型双子表面活性剂，烷基季铵盐型双子表面活性剂中烷基碳链长度在十到十八之间。本发明中修饰后得到的两性-Gemini型阳离子复合吸附剂增强对有机污染物、重金属阴离子的吸附能力，从而解决两性有机修饰土对有机污染物和重金属阴离子吸附能力较差的缺点。本发明制备两性-Gemini型阳离子复合吸附剂的方法简单，易于操作。

Description

一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂及其制备方法

技术领域

本发明属于对环境的处理领域，具体涉及一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂及其制备方法。

背景技术

由于工业废水排放、城市垃圾废弃物的填埋处置、污水污灌、污泥土地利用、农药使用以及大气沉降等多因素的影响，环境中有机物（如苯、苯酚、苯胺、多环芳烃类、有机杀虫剂、农药等的一种或多种）、重金属阴离子（如砷酸盐、铬酸盐等的一种或多种）共存的复合污染已经成为环境污染的主要形式，这些污染物既可以造成土壤、水生态环境的恶化，还可能通过陆生、水生生物的吸收累积而进入食物链，从而对人体健康造成严重危害。

通过吸附剂的吸附作用去除环境中有机物、重金属离子污染物是环境保护的一类重要方法。新型吸附剂的开发主要是针对提高吸附剂对目标物（欲吸附的物质）的吸附能力。环境中的有机污染物和重金属阴离子的性质是相反的，有机污染物大多是非极性物质，在水中溶解度不大且易于被非极性吸附剂所吸附，而重金属阴离子主要是极性物质，在水中溶解度较大且易于被极性吸附剂所吸附，而当前用于水中污染物处理的天然吸附剂具有单一性，也就是用于吸附有机物的吸附剂对重金属离子吸附较差，而用于吸附重金属离子的吸附剂也不适用于吸附有机污染物。因此，针对当前污染的现状，开发具有良好的重金属、有机污染物同时吸附能力的吸附剂具有十分重要的意义。

采用化学物质提高吸附剂吸附能力的良好方法。专利201010155426.6采用两性表面活性剂对土壤、膨润土、蛭石等天然吸附剂进行修饰，利用两性表面活性剂结构上同时具有疏水性基团和两个分别带正负电荷亲水基团的特征，使得两性表面活性剂的正电端吸附在土壤表面上以对土壤进行修饰，一方面利用两性表面活性剂电性配位基团增加对重金属阳离子的吸持作用，另一方面两性表面活性剂本身含有的疏水基团仍保持一定的对有机污染物的吸附作用，可以达到同时吸附有机物、重金属复合污染。但该方法还有不足，采用两性表面活性剂进行修饰，与原土相比较，对重金属阳离子、有机物地吸附增加的幅度大约分别在1.0～2.5倍、4.0～8.3倍左右，还有待于提高。但没有作者研究两性表面活性剂进行修饰土壤对重金属阴离子、有机物的同时吸附。

有人研究了BS-18（十八烷基二甲基甜菜碱）对膨润土（张斌,孟昭福,李婷，两性修饰膨润土对苯酚吸附的动力学研究[J].干旱地区农业研究,2012,30(3):200-4；李婷,孟昭福，张斌.两性修饰膨润土对苯酚的吸附及热力学特征[J].环境科学,2012,33(5):1632-8.）和娄土（秦普学,孟昭福*,郑萍英,et al.长链两性修饰土对Cd2+吸附动力学[J].农业环境科学学报,2010,29(6):1105-10.）进行修饰吸附苯酚和Cd²⁺，以BS-12（十二烷基二甲基甜菜碱）对膨润土（孟昭福,李婷,杨淑英,et al.BS-12两性修饰膨润土对Cd（II）的吸附[M].第五届全国农业环境科学学术研讨会.中国，南京.2013:142-9）修饰对Cd²⁺的吸附，结果显示对苯酚的吸附均随BS-18或BS-12修饰比例增大而增强，对Cd²⁺的吸附随BS-12修饰比例的增加而减小。

有人研究了0.5CEC和1.0CEC修饰比例的BS-12与0.25CEC和0.50CEC修饰比例的CTMAB复配（白俊风,孟昭福,刘源辉,et al.两性-阳离子复配修饰塿土对苯酚的吸附[J].中国环境科学,2010,30(10):1389-94.），对娄土进行修饰后对苯酚进行吸附的研究，结果发现，复配修饰与BS-12修饰娄土比较能够增加对苯酚的吸附，但吸附的总量较小。

现有采用两性表面活性剂进行修饰，与原土相比较，虽然对重金属阳离子、有机物地吸附增加的幅度大约分别在1.0～2.5倍、4.0～8.3倍左右，但由于原土对于重金属阴离子和有机物的吸附能力十分微弱，因此上述两性修饰土对于有机污染物和重金属阴离子的吸附能力增加较小，吸附能力依然较差。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明提供一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂及其制备方法，利用两性表面活性剂与Gemini型阳离子表面活性剂复合对膨胀性粘土矿物进行修饰，使其对有机污染物和重金属阴离子同时具有良好的吸附。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂，该复合吸附剂为经过两性表面活性剂和Gemini型阳离子表面活性剂修饰的膨胀性粘土矿物。

所述两性表面活性剂为烷基二甲基甜菜碱。

所述烷基二甲基甜菜碱中烷基碳链长度在十到十八之间。

所述Gemini型阳离子表面活性剂为烷基季铵盐型双子表面活性剂。

所述烷基季铵盐型双子表面活性剂中烷基碳链长度在十到十八之间。

所述膨胀性粘土矿物为膨润土、蒙脱土或蛭石。

一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

1）将两性表面活性剂加入到水中，加热使两性表面活性剂溶解后，在搅拌下加入到膨胀性粘土矿物中，搅拌均匀后烘干，得到两性修饰膨胀性粘土矿物；

2）将Gemini型阳离子表面活性剂加热融化后，将两性修饰膨胀性粘土矿物加入到融化的Gemini型阳离子表面活性剂中，搅拌均匀后得到土样；

3）将土样烘干并粉碎后，过1～2mm筛，得到两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

修饰1000g膨胀性粘土矿物时，两性表面活性剂的用量满足如下公式：

m1=CEC×M1×f1×1000

其中，m1为制备复合吸附剂所两性表面活性剂的质量；CEC为膨胀性粘土矿物的阳离子代换量；M1为两性表面活性剂的摩尔质量；f1为比例系数，取值为0.51～0.99；

修饰1000g膨胀性粘土矿物时，Gemini型阳离子表面活性剂的用量满足如下公式：

m2=CEC×M2×f2×1000

其中，m2为制备复合吸附剂所需Gemini型阳离子表面活性剂的质量；M2为Gemini型阳离子表面活性剂的摩尔质量；比例系数f2=f3-f1，其中，f3取值为1.01～1.99，且f2取值为0.50～1.00。

一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

1）将两性表面活性剂加入到水中，加热使两性表面活性剂溶解后，调节pH值为8，得到两性表面活性剂溶液；

2）将Gemini型阳离子表面活性剂加入到水中，加热使Gemini型阳离子表面活性剂溶解后，调节pH值为8，得到Gemini型阳离子表面活性剂溶液；

3）将膨胀性粘土矿物加入到两性表面活性剂溶液中，在40～60℃下搅拌后进行离心，倾去上层清液后向下层沉降物中加入Gemini型阳离子表面活性剂溶液，在40～60℃下搅拌后进行离心，然后将沉降物烘干并粉碎，再过1～2mm筛，得到两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

修饰1000g膨胀性粘土矿物时，两性表面活性剂的用量满足如下公式：

m1=CEC×M1×f1×1000

其中，m1为制备复合吸附剂所两性表面活性剂的质量；CEC为膨胀性粘土矿物的阳离子代换量；M1为两性表面活性剂的摩尔质量；f1为比例系数，取值为0.51～0.99；

修饰1000g膨胀性粘土矿物时，Gemini型阳离子表面活性剂的用量满足如下公式：

m2=CEC×M2×f2×1000

其中，m2为制备复合吸附剂所需Gemini型阳离子表面活性剂的质量；M2为Gemini型阳离子表面活性剂的摩尔质量；比例系数f2=f3-f1，其中，f3取值为1.01～1.99，且f2取值为0.50～1.00。

相对于现有技术，本发明具有的有益效果：

本发明以两性表面活性剂修饰膨胀性粘土矿物（修饰后称之为两性修饰粘土矿物），利用两性表面活性剂结构上同时具有疏水性基团和两个分别带正负电荷亲水基团的特征，使得两性表面活性剂的正电端吸附在土壤表面上以对膨胀性粘土矿物进行修饰，这样在膨胀性粘土矿物表面具有两性表面活性剂的负电荷基团和疏水碳链基团。

在两性修饰粘土矿物基础上，添加Gemini型阳离子表面活性剂进行复合修饰，由于Gemini型阳离子表面活性剂与其它阳离子表面活性剂不同，Gemini型阳离子表面活性剂具有2个阳离子基团和2个疏水碳链，可以通过（1）Gemini型阳离子表面活性剂2个正电荷基团与已经预先结合在膨润土表面上的两性表面修饰剂的负电荷基团通过电性引力相结合；（2）Gemini型阳离子表面活性剂2个正电荷基团中的1个与已经预先结合在膨润土表面上的两性表面修饰剂的负电荷基团通过电性引力相结合，而另一个处在游离状态；（3）Gemini型阳离子表面活性剂疏水碳链与已经预先吸附在膨润土表面上的两性表面活性剂的疏水碳链通过疏水键相结合，这样Gemini型阳离子表面活性剂2个正电荷基团均处在游离状态。这样，一方面可以增加“两性-Gemini型阳离子复合修饰粘土矿物”表面的有机碳含量从而增大对有机污染物的吸附能力；另一方面通过疏水键相结合或者单阳离子基团结合的Gemini型阳离子表面活性剂可以通过游离的正电荷基团吸附阴离子型有机污染物。与两性修饰粘土矿物比较，复合修饰对有机污染物和重金属阴离子的吸附均得到增强，从而达到同时增强吸附有机物、重金属阴离子的目的。本发明制备两性-Gemini型阳离子复合吸附剂的方法简单，易于操作。

本发明通过两性表面活性剂与Gemini型阳离子表面活性剂复合的方式，对膨润土类膨胀性粘土矿物（膨润土、蒙脱土、蛭石）进行复合修饰，得到两性-Gemini型阳离子复合吸附剂，本发明中修饰后得到的两性-Gemini型阳离子复合吸附剂增强对有机污染物、重金属阴离子的吸附能力，从而解决两性有机修饰土对有机污染物和重金属阴离子吸附能力较差的缺点。

进一步的，本发明以十二烷基二甲基甜菜碱和十六烷基季铵盐型双子表面活性剂对膨润土进行修饰，其对重金属阴离子铬酸根的吸附能达到未修饰土样的6～15倍，达到BS-12两性修饰膨润土的3～6倍；对于有机污染物苯酚的吸附能达到未修饰土样的22～51倍，达到BS-12两性修饰膨润土的3.5～8.5倍。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明适用于膨润土、蒙脱石、蛭石等高CEC膨胀性粘土矿物（CEC>400mmol/kg土），两性表面活性剂采用烷基甜菜碱（烷基碳链长度为10～18），Gemini型阳离子复合修饰剂采用烷基季铵盐型双子表面活性剂（烷基碳链长度为10～18）。以粘土矿物CEC为基准，两性表面活性剂烷基甜菜碱的修饰比例f1与阳离子型复合修饰剂烷基季铵盐型双子表面活性剂修饰比例f2之和应在1.01～1.99范围之内，即f1+f2=1.01～1.99，其中应同时满足两性表面活性剂烷基甜菜碱的修饰比例f1取值应在0.51～0.99范围内，烷基季铵盐型双子表面活性剂的比例在0.50～1.00范围内的条件。

以膨润土为例，本发明两性-Gemini型阳离子复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

首先以常规方法提纯膨润土，提高膨润土的阳离子代换量（cationic exchange capacity,CEC）。

制备1kg两性修饰膨润土样品所用烷基甜菜碱的量按照膨润土CEC计算，具体计算公式为m1=CEC×M1×f1×1000。公式中，m1为制备两性修饰膨润土所需烷基甜菜碱的质量，单位为：g；M1为烷基甜菜碱的摩尔质量，单位g/mol；制备其他质量的土壤样品按相应比例放大即可。

制备1kg两性-Gemini型阳离子复合修饰膨润土样品所用烷基季铵盐型双子表面活性剂的量同样按照膨润土CEC计算，具体计算公式为m2=CEC×M2×f2×1000。公式中，m2为制备两性-Gemini型阳离子复合修饰膨润土所需烷基季铵盐型双子表面活性剂的质量，单位为：克；M2为烷基季铵盐型双子表面活性剂的摩尔质量，单位g/mol；比例系数f2=f3-f1，其中，f3取值为1.01～1.99，制备其他质量的土壤样品按相应比例放大即可。

下面通过具体实施例来进行说明。

实施例1

本实施例为干法制备，包括以下步骤：

1）将m1g十烷基二甲基甜菜碱加入到100mL水中，加热使十烷基二甲基甜菜碱溶解后，得到十烷基二甲基甜菜碱溶液，在人工或机械搅拌下，以边搅拌边喷洒的方式将十烷基二甲基甜菜碱溶液加到1000g膨润土中，然后人工或机械搅拌20min后烘干，得到十烷基二甲基甜菜碱修饰膨润土；其中，m1=CEC×M1×f1×1000；M1为十烷基二甲基甜菜碱的摩尔质量，f1为0.51；

2）将m2g十八烷基季铵盐型双子表面活性剂加热到其熔点以上10℃使之融化，并在此温度下，将十烷基二甲基甜菜碱修饰膨润土缓慢分批加入到融化的十八烷基季铵盐型双子表面活性剂中，搅拌20min，得到土样；

其中，m2=CEC×M2×f2×1000，M2为十八烷基季铵盐型双子表面活性剂的摩尔质量，比例系数f2=f3-f1，其中，f3取值为1.3；

3）将土样转移到白瓷盘中，人工粉碎成小于1cm的颗粒，干燥后再过1～2mm筛，得到两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

本实施例制得经过十烷基二甲基甜菜碱和十八烷基季铵盐型双子表面活性剂修饰的两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

实施例2

本实施例为湿法制备，包括以下步骤：

1）将m1g十八烷基二甲基甜菜碱加入到2升水中，加热至60℃，搅拌使十八烷基二甲基甜菜碱溶解并使溶液均匀后，采用1mol/L盐酸调节pH值为8，得到十八烷基二甲基甜菜碱溶液；其中，m1=CEC×M1×f1×1000；M1为十八烷基二甲基甜菜碱的摩尔质量，f1为0.99；

2）将m2g十二烷基季铵盐型双子表面活性剂加入到2升水中，加热使十二烷基季铵盐型双子表面活性剂溶解后，采用1mol/L盐酸调节pH值为8，得到十二烷基季铵盐型双子表面活性剂溶液；其中，m2=CEC×M2×f2×1000，M2为十二烷基季铵盐型双子表面活性剂的摩尔质量，比例系数f2=f3-f1，其中，f3取值为1.99；

3）将1000g蛭石加入到十八烷基二甲基甜菜碱溶液中，在40℃下搅拌后进行离心，倾去上层清液后向下层沉降物中加入十二烷基季铵盐型双子表面活性剂溶液，在60℃下搅拌后进行离心，然后将沉降物烘干并粉碎，再过1～2mm筛，得到两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

本实施例制得的为经过十八烷基二甲基甜菜碱和十二烷基季铵盐型双子表面活性剂修饰的两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

实施例3

本实施例为干法制备，包括以下步骤：

1）将m1g十二烷基二甲基甜菜碱加入到200mL水中，加热使十二烷基二甲基甜菜碱溶解后，得到十二烷基二甲基甜菜碱溶液，在人工或机械搅拌下，以边搅拌边喷洒的方式将十二烷基二甲基甜菜碱溶液加到1000g蒙脱土中，然后继续人工或机械搅拌20min后烘干，得到十二烷基二甲基甜菜碱修饰蒙脱土；其中，m1=CEC×M1×f1×1000；M1为十二烷基二甲基甜菜碱的摩尔质量，f1为0.51；

2）将m2g十六烷基季铵盐型双子表面活性剂加热到其熔点以上10℃使之融化，并在此温度下，将十二烷基二甲基甜菜碱修饰蒙脱土缓慢分批加入到融化的十六烷基季铵盐型双子表面活性剂中，搅拌20min，得到土样；

其中，m2=CEC×M2×f2×1000，M2为十六烷基季铵盐型双子表面活性剂的摩尔质量，比例系数f2=f3-f1，其中，f3取值为1.01；

3）将土样转移到白瓷盘中，人工粉碎成小于1cm的颗粒，干燥后再过1～2mm筛，得到两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

本实施例制得经过十二烷基二甲基甜菜碱和十六烷基季铵盐型双子表面活性剂修饰的两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

实施例4

本实施例为湿法制备，包括以下步骤：

1）将m1g十五烷基二甲基甜菜碱加入到2升水中，加热至50℃，搅拌使十五烷基二甲基甜菜碱溶解并使溶液均匀后，采用1mol/L盐酸调节pH值为8，得到十五烷基二甲基甜菜碱溶液；其中，m1=CEC×M1×f1×1000；M1为十五烷基二甲基甜菜碱的摩尔质量，f1为0.6；

2）将m2g十三烷基季铵盐型双子表面活性剂加入到2升水中，加热使十三烷基季铵盐型双子表面活性剂溶解后，采用1mol/L盐酸调节pH值为8，得到十三烷基季铵盐型双子表面活性剂溶液；其中，m2=CEC×M2×f2×1000，M2为十三烷基季铵盐型双子表面活性剂的摩尔质量，比例系数f2=f3-f1，其中，f3取值为1.6；

3）将蛭石加入到十五烷基二甲基甜菜碱溶液中，在50℃下搅拌后进行离心，倾去上层清液后向下层沉降物中加入十三烷基季铵盐型双子表面活性剂溶液，在40℃下搅拌后进行离心，然后将沉降物烘干并粉碎，再过1～2mm筛，得到两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

本实施例制得经过十五烷基二甲基甜菜碱和十六烷基季铵盐型双子表面活性剂修饰的两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

实施例5

本实施例为干法制备，包括以下步骤：

1）将m1g十六烷基二甲基甜菜碱加入到150mL水中，加热使十六烷基二甲基甜菜碱溶解后，得到十六烷基二甲基甜菜碱溶液，在人工或机械搅拌下，以边搅拌边喷洒的方式将十二烷基二甲基甜菜碱溶液加到1000g蒙脱土中，然后继续人工或机械搅拌20min后烘干，得到十六烷基二甲基甜菜碱修饰蒙脱土；其中，m1=CEC×M1×f1×1000；M1为十六烷基二甲基甜菜碱的摩尔质量，f1为0.7；

2）将m2g十七烷基季铵盐型双子表面活性剂加热到其熔点以上10℃使之融化，并在此温度下，将十七烷基二甲基甜菜碱修饰蒙脱土缓慢分批加入到融化的十七烷基季铵盐型双子表面活性剂中，人工或机械搅拌20min，得到土样；

其中，m2=CEC×M2×f2×1000，M2为十七烷基季铵盐型双子表面活性剂的摩尔质量，比例系数f2=f3-f1，其中，f3取值为1.5；

3）将土样转移到白瓷盘中，人工粉碎成小于1cm的颗粒，干燥后再过1～2mm筛，得到两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

本实施例制得经过十六烷基二甲基甜菜碱和十七烷基季铵盐型双子表面活性剂修饰的两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

实施例6

本实施例为湿法制备，包括以下步骤：

1）将m1g十四烷基二甲基甜菜碱加入到2升水中，加热至40℃，搅拌使十四烷基二甲基甜菜碱溶解并使溶液均匀后，采用1mol/L盐酸调节pH值为8，得到十四烷基二甲基甜菜碱溶液；其中，m1=CEC×M1×f1×1000；M1为十四烷基二甲基甜菜碱的摩尔质量，f1为0.85；

2）将m2g十一烷基季铵盐型双子表面活性剂加入到2升水中，加热使十一烷基季铵盐型双子表面活性剂溶解后，采用1mol/L盐酸调节pH值为8，得到十一烷基季铵盐型双子表面活性剂溶液；其中，m2=CEC×M2×f2×1000，M2为十一烷基季铵盐型双子表面活性剂的摩尔质量，比例系数f2=f3-f1，其中，f3取值为1.4；

3）将1000g蛭石加入到十四烷基二甲基甜菜碱溶液中，在60℃下搅拌后进行离心，倾去上层清液后向下层沉降物中加入十一烷基季铵盐型双子表面活性剂溶液，在50℃下搅拌后进行离心，然后将沉降物烘干并粉碎，再过1～2mm筛，得到两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

本实施例制得的为经过十四烷基二甲基甜菜碱和十一烷基季铵盐型双子表面活性剂修饰的两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

实验证明，以十二烷基二甲基甜菜碱和十六烷基季铵盐型双子表面活性剂对膨润土进行修饰，其对重金属阴离子铬酸根的吸附能达到未修饰土样的6～15倍，达到BS-12两性修饰膨润土的3～6倍；对于有机污染物苯酚的吸附能达到未修饰土样的22～51倍，达到BS-12两性修饰膨润土的3.5～8.5倍。由于两性-Gemini型阳离子复合修饰土吸附有机、重金属污染物能力同时得到了提高，因此在环境保护方面具有更为广泛的用途。如，（1）可以作为一种高效吸附剂用于重金属、有机物复合污染废水的处理，去除水中的重金属、有机物有害物质；（2）作为垃圾填埋场或者其他场地用于防止液体向下渗漏的防渗层材料，防止渗滤液中的重金属、有机物向下渗漏；（3）作为农田或林地中有机物、重金属复合污染的抑制剂，防治土壤中有机物、重金属被植物吸收或向地下水转移等。

该技术方案具有替代方案，可以通过修饰比例高于1.0CEC的十六烷基三甲基卤化铵（CTMAB）直接修饰粘土矿物或土壤，也可以达到增强原土对重金属阴离子和有机污染物吸附能力的目的。但修饰比例必须高于1.0CEC以上才能达到目的，但其增加的倍数远远小于本方案的效果。在本文则不需要超过1.0CEC比例就可以达到增强对重金属阴离子和有机污染物同时吸附能力的目的。

本发明采用烷基二甲基甜菜碱和烷基季铵盐型双子表面活性剂对膨润土进行修饰，使其与膨润土原土及其烷基二甲基甜菜碱两性修饰土比较具有更高的对有机物、重金属同时良好的吸附能力。

烷基二甲基甜菜碱中烷基碳链长度应在十到十八之间，且碳链为直链，即包括从“十烷基二甲基甜菜碱”到“十八烷基二甲基甜菜碱”；

烷基季铵盐型双子表面活性剂中烷基碳链长度应在十到十八之间，且碳链为直链，即包括从“十烷基季铵盐型双子表面活性剂”到“十八烷基季铵盐型双子表面活性剂”；

两性表面活性剂烷基二甲基甜菜碱的修饰比例系数f1与阳离子型修饰剂烷基季铵盐型双子表面活性剂修饰比例系数f2之和应在1.01～1.99范围之内，即f1+f2=1.01～1.99。

两性表面活性剂烷基二甲基甜菜碱的修饰比例系数f1取值应在0.51～0.99范围内，烷基季铵盐型双子表面活性剂的比例系数f2也应在0.50～1.00范围内。

本发明通过两性表面活性剂与Gemini型阳离子表面活性剂复合的方式，对膨润土类膨胀性粘土矿物（膨润土、蒙脱土、蛭石）进行复合修饰，所得到的产物称为“两性-Gemini型阳离子复合修饰粘土矿物”，使得修饰后得到的“两性-Gemini型阳离子复合修饰粘土矿物”增强对有机污染物、重金属阴离子的吸附能力。从而解决两性有机修饰土对有机污染物和重金属阴离子吸附能力较差的缺点。

Claims (10)

1.一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂，其特征在于，该复合吸附剂为经过两性表面活性剂和Gemini型阳离子表面活性剂修饰的膨胀性粘土矿物。

2.根据权利要求1所述的一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂，其特征在于，所述两性表面活性剂为烷基二甲基甜菜碱。

3.根据权利要求2所述的一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂，其特征在于，所述烷基二甲基甜菜碱中烷基碳链长度在十到十八之间。

4.根据权利要求1所述的一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂，其特征在于，所述Gemini型阳离子表面活性剂为烷基季铵盐型双子表面活性剂。

5.根据权利要求4所述的一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂，其特征在于，所述烷基季铵盐型双子表面活性剂中烷基碳链长度在十到十八之间。

6.根据权利要求1所述的一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂，其特征在于，所述膨胀性粘土矿物为膨润土、蒙脱土或蛭石。

7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的两性-Gemini型阳离子复合吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将两性表面活性剂加入到水中，加热使两性表面活性剂溶解后，在搅拌下加入到膨胀性粘土矿物中，搅拌均匀后烘干，得到两性修饰膨胀性粘土矿物；

2）将两性修饰膨胀性粘土矿物加入到融化的Gemini型阳离子表面活性剂中，搅拌均匀后得到土样；

3）将土样烘干并粉碎后，过1～2mm筛，得到两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

8.根据权利要求7所述的一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂的制备方法，其特征在于，修饰1000g膨胀性粘土矿物时，两性表面活性剂的用量满足如下公式：

m1=CEC×M1×f1×1000

其中，m1为制备复合吸附剂所需两性表面活性剂的质量；CEC为膨胀性粘土矿物的阳离子代换量；M1为两性表面活性剂的摩尔质量；f1为比例系数，取值为0.51～0.99；

修饰1000g膨胀性粘土矿物时，Gemini型阳离子表面活性剂的用量满足如下公式：

m2=CEC×M2×f2×1000

其中，m2为制备复合吸附剂所需Gemini型阳离子表面活性剂的质量；M2为Gemini型阳离子表面活性剂的摩尔质量；比例系数f2=f3-f1，其中，f3取值为1.01～1.99，且f2取值为0.50～1.00。

9.一种如权利要求1-6中任意一项所述的两性-Gemini型阳离子复合吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将两性表面活性剂加入到水中，加热使两性表面活性剂溶解后，调节pH值为8，得到两性表面活性剂溶液；

2）将Gemini型阳离子表面活性剂加入到水中，加热使Gemini型阳离子表面活性剂溶解后，调节pH值为8，得到Gemini型阳离子表面活性剂溶液；

3）将膨胀性粘土矿物加入到两性表面活性剂溶液中，在40～60℃下搅拌后进行离心，倾去上层清液后向下层沉降物中加入Gemini型阳离子表面活性剂溶液，在40～60℃下搅拌后进行离心，然后将沉降物烘干并粉碎，再过1～2mm筛，得到两性-Gemini型阳离子复合吸附剂。

10.根据权利要求9所述的一种两性-Gemini型阳离子复合吸附剂的制备方法，其特征在于，修饰1000g膨胀性粘土矿物时，两性表面活性剂的用量满足如下公式：

m1=CEC×M1×f1×1000

其中，m1为制备复合吸附剂所需两性表面活性剂的质量；CEC为膨胀性粘土矿物的阳离子代换量；M1为两性表面活性剂的摩尔质量；f1为比例系数，取值为0.51～0.99；

修饰1000g膨胀性粘土矿物时，Gemini型阳离子表面活性剂的用量满足如下公式：

m2=CEC×M2×f2×1000

其中，m2为制备复合吸附剂所需Gemini型阳离子表面活性剂的质量；M2为Gemini型阳离子表面活性剂的摩尔质量；比例系数f2=f3-f1，其中，f3取值为1.01～1.99，且f2取值为0.50～1.00。