CN104689794A - 一种十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法，其特征在于，将砂用140~160目的筛子过筛，用水洗涤干燥，得到预处理砂；用乙腈和3-氯丙基三甲氧基硅烷对预处理砂进行有机化处理，得到有机化砂；在反应器中，按如下组成质量百分比加入45~55%的水，10~18%的十二烷基硫酸钠，搅拌溶解，再加入20~30%的有机化砂，5~10%过硫酸铵溶解于水中滴加；各组分之和为百分之百，于70~80℃恒温、搅拌、回流反应6~8h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料。该吸附剂对油脂具有很高的吸附容量，优良的物理化学和机械性能，再生能力强，反复使用次数多，既成本低又绿色环保。

Description

一种十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种吸附剂的制备方法，属于水处理技术领域，适于含油污水的除油净化，特别涉及一种十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法及其在水处理中的应用。

背景技术

十二烷基硫酸钠，白色或淡黄色粉状，溶于水，对碱和硬水不敏感。具有去污、乳化和优异的发泡力。是一种无毒的阴离子表面活性剂。其生物降解度>90%。用途：用作乳化剂、灭火剂、发泡剂及纺织助剂。也用作牙膏和膏状、粉状、洗发香波的发泡剂，有很强的亲油性，将其固载在惰性载体上，十二烷基硫酸钠都固定在载体的表面对污水中的油污进行吸附效率更好。

随着我国工业化的飞速发展，对石油的需求量越来越大，油品的使用越来月广泛，产生了大量的含有污水。含油废水主要来源于石油工业的采油、炼油、贮油、运输以及石油化工生产等过程，油品进入水体后，会在表层形成水膜，阻止氧气溶入水体，从而导致水体缺氧、生物死亡、造成严重的环境污染。目前我国颁布的《中华人民共和国海洋环境保护法》等法规规定，含油废水最高允许排放浓度为10 mg/L。所以，含油废水的处理成为当下石油化工产业和环境保护等多个领域亟待解决的问题。吸附法是众多处理工艺中的一种，近年来国内外许多学者对吸附法处理含油废水的研究多集中在提高吸附剂的吸附效率，探究吸附剂的改性方法等。其吸附法具有工艺简单，吸附率高，适用范围广，性质稳定等特点在污水处理中得到广泛应用。用于含油废水吸附的吸附剂有活性炭、膨胀石墨、改性膨润土、改性粉煤灰、蛇纹石、凹凸棒石、沸石等。高赛男等研究了采油废水生物处理法出水活性炭吸附试验，（高赛男等.采油废水生物处理法出水活性炭吸附试验研究.环境科学与技术，2010-12,33(12): 56 – 65）；王淑钊等研究了膨胀石墨对含油废水的吸附性能，（王淑钊等.膨胀石墨对含油废水的吸附性能研究.科技创新导报.2012 (22):7-8）；舒明勇等研究了改性膨润土处理乳化液废水的试验, 舒明勇等.改性膨润土处理乳化液废水的试验研究.化学工程师，2012(8):34-38）；邓慧等研究了粉煤灰去除含油废水的应用，（邓慧等我国利用粉煤灰去除含油废水的应用研究.粉煤灰，2012(3): 10-14）。

资源短缺和环境污染已经成为当今世界的两大主要问题，因此，利用天然资源，开发可行的、绿色经济、环境友好型产品和技术将成为可持续发展的必然趋势，可以加强我国应对突发性严重污染事件的应变处理能力，对环境保护、维持生态平衡，维护社会安全与稳定具有十分重要的作用。砂是天然、廉价易得的硅酸盐类矿物，砂是具有一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO₂ ，砂的颜色为乳白色、或无色半透明状、或淡黄色，硬度7，性脆无解理，贝壳状断口，油脂光泽，其化学、热学和机械性能具有明显的异向性，不溶于酸，微溶于碱溶液，熔点1750℃。砂是地球表面分布最广的矿物之一，它的用途也相当广泛。远在石器时代，人们用它制作石斧、石箭等简单的生产工具，以猎取食物和抗击敌人。石英钟、电子设备中把压电石英片用作标准频率；熔融后制成的玻璃，可用于制作光学仪器、眼镜、玻璃管和其它产品；还可以做精密仪器的轴承、研磨材料、玻璃陶瓷等工业原料。本申请对砂进行化学改性制备一种吸油的材料用于污水的水处理中，开发砂的新用途。

采用吸附剂处理污水中的油污染，中国专利CN102059097 B中公开了一种溢油污染吸附材料蒙脱石的制备方法，其特征：将蒙脱石配成悬浊液，水土质量比例为10：1~20：1；加入绿色表面活性剂十二烷基甜菜碱（BS-12）或十二烷基磺基甜菜碱（SB-12）搅拌5~10min；使之分散均匀；超声波处理10~20 min；固液分离，干燥粉碎。梁卫东等，研究了乙烯基三乙氧基硅烷改性凸凹棒土多孔亲油材料的制备及吸附性能，（梁卫东等，乙烯基三乙氧基硅烷改性凸凹棒土多孔亲油材料的制备及吸附性能。非金属矿，2013，36(5):57-59）；该材料可重复使用，吸附剂有对废水中油的吸附容量报道中没有给出。

经检索，未见使用十二烷基硫酸钠改性改性砂吸附材料制备方法，并将其应用到污水处理中油的吸附报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法，主要使获取的十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法在废水中对油脂的吸附容量更大。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法，特征在于该方法具有以下工艺步骤：

（1）砂的预处理： 将河沙或海砂用140~160目的筛子过筛，用水洗涤，于100~105℃干燥，得到预处理砂；

（2）有机化砂：在反应器中，按如下组成质量百分比加入40~50%的乙腈，20~30%的3-氯丙基三甲氧基硅烷，搅拌溶解，再加入25~35%的预处理砂，各组分之和为百分之百，温度升至80~90℃，回流反应26~28 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到有机化砂；

（3）十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法：在反应器中，按如下组成质量百分比加入45~55%的水，10~18%的十二烷基硫酸钠，搅拌溶解，再加入20~30%的有机化砂， 5~10%过硫酸铵溶解于水中滴加；各组分之和为百分之百，于70~80℃恒温、搅拌、回流反应6~8 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料。

本发明的另一目的是提供十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法在水体系中对油的吸附，特点为：将制备好的十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法用去离子水浸泡10~30min，按静态法吸附。

将制备好的十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法用去离子水浸泡10~30min，按动态法吸附，流速为2.0 mL/min。

本发明的优点及效果是：

（1）本发明获得的十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法具有良好的物理化学稳定性和优异的机械强度，吸附容量大，最大吸附容量136.5mg/g，反复使用次数可达10次以上；

（2）本发明获得的十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法对水体中各种油脂（如原油、柴油、润滑油、机油、植物油、汽油等）均有较好吸附和洗脱，吸附效率高，吸附的速度快，解吸性能好，能够在较宽的酸碱范围内使用；

（3）合成的过程要求的条件容易控制，能耗低，操作简单，再生资源利用，易于工业化生产。

具体实施方式

实施例1

（1）砂的预处理： 将河沙或海砂用140~160目的筛子过筛，用水洗涤，于100~105℃干燥，得到预处理砂；

（2）有机化砂：在反应器中，分别加入45 mL乙腈，25g的3-氯丙基三甲氧基硅烷，搅拌溶解，再加入30g预处理砂，温度升至85℃，回流反应27h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到有机化砂；

（3）十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备：在反应器中，分别加入50 mL水，14g十二烷基硫酸钠，搅拌溶解，再加入26 g有机化砂， 10 g过硫酸铵溶解于水中滴加；于75℃恒温、搅拌、回流反应7 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料。

实施例2

（1）砂的预处理： 将河沙或海砂用140~160目的筛子过筛，用水洗涤，于100~105℃干燥，得到预处理砂；

（2）有机化砂：在反应器中，分别加入40 mL乙腈，28g的3-氯丙基三甲氧基硅烷，搅拌溶解，再加入32g预处理砂，温度升至80℃，回流反应28h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到有机化砂；

（3）十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备：在反应器中，分别加入55 mL水，18g十二烷基硫酸钠，搅拌溶解，再加入20 g有机化砂， 7 g过硫酸铵溶解于水中滴加；于70℃恒温、搅拌、回流反应8 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料。

实施例3

（1）砂的预处理： 将河沙或海砂用140~160目的筛子过筛，用水洗涤，于100~105℃干燥，得到预处理砂；

（2）有机化砂：在反应器中，分别加入50 mL乙腈，23g的3-氯丙基三甲氧基硅烷，搅拌溶解，再加入27g预处理砂，温度升至90℃，回流反应26h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到有机化砂；

（3）十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备：在反应器中，分别加入45 mL水，17g十二烷基硫酸钠，搅拌溶解，再加入30 g有机化砂， 8 g过硫酸铵溶解于水中滴加；于80℃恒温、搅拌、回流反应6 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料。

实施例4

（1）砂的预处理： 将河沙或海砂用140~160目的筛子过筛，用水洗涤，于100~105℃干燥，得到预处理砂；

（2）有机化砂：在反应器中，分别加入42 mL乙腈，24g的3-氯丙基三甲氧基硅烷，搅拌溶解，再加入34g预处理砂，温度升至85℃，回流反应28h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到有机化砂；

（3）十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备：在反应器中，分别加入48 mL水，15g十二烷基硫酸钠，搅拌溶解，再加入28 g有机化砂， 9 g过硫酸铵溶解于水中滴加；于75℃恒温、搅拌、回流反应7 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料。

实施例5

（1）砂的预处理： 将河沙或海砂用140~160目的筛子过筛，用水洗涤，于100~105℃干燥，得到预处理砂；

（2）有机化砂：在反应器中，分别加入55 mL乙腈，30g的3-氯丙基三甲氧基硅烷，搅拌溶解，再加入26g预处理砂，温度升至90℃，回流反应27h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到有机化砂；

（3）十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备：在反应器中，分别加入52 mL水，10g十二烷基硫酸钠，搅拌溶解，再加入22 g有机化砂， 10 g过硫酸铵溶解于水中滴加；于70℃恒温、搅拌、回流反应6h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料。

实施例6

（1）砂的预处理： 将河沙或海砂用140~160目的筛子过筛，用水洗涤，于100~105℃干燥，得到预处理砂；

（2）有机化砂：在反应器中，分别加入48 mL乙腈，20g的3-氯丙基三甲氧基硅烷，搅拌溶解，再加入35g预处理砂，温度升至80℃，回流反应26h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到有机化砂；

（3）十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备：在反应器中，分别加入54 mL水，18g十二烷基硫酸钠，搅拌溶解，再加入23 g有机化砂， 5 g过硫酸铵溶解于水中滴加；于80℃恒温、搅拌、回流反应7 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料。

实施例7

称取0.50g十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法置于250mL具塞锥形瓶中，加入100mL浓度为550mg/L润滑油溶液中，以酸或碱调节体系的pH值为5.0~10范围内，在室温下震荡吸附2~4 h，取上清液，用红外光谱测油仪测定溶液中油的浓度，根据吸附前后水中油的浓度差，计算出十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法的吸附容量，其吸附容量最高可达到136.5mg/g，pH值在5.0~8范围内吸附剂对油的吸附容量最大而且稳定，，在室温下震荡吸附2h以上，吸附剂对油的吸附达到饱和。

实施例8

称取1.0g十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法置于250mL具塞锥形瓶中，加入100mL浓度为100mg/L含油溶液中，以酸或碱调节体系的pH值为7.0范围内，在室温下震荡吸附2 h，取上清液，用红外光谱测油仪测定溶液中油的浓度，根据吸附前后水中油的浓度差，计算出十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法对油的去除率，最高可达98.2%。

Claims (4)

1.一种十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：

（1）砂的预处理： 将砂用140~160目的筛子过筛，用水洗涤，于100~105℃干燥，得到预处理砂；

（2）有机化砂：在反应器中，按如下组成质量百分比加入40~50%的乙腈，20~30%的3-氯丙基三甲氧基硅烷，搅拌溶解，再加入25~35%的预处理砂，各组分之和为百分之百，温度升至80~90℃，回流反应26~28 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到有机化砂；

（3）十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法：在反应器中，按如下组成质量百分比加入45~55%的水，10~18%的十二烷基硫酸钠，搅拌溶解，再加入20~30%的有机化砂， 5~10%过硫酸铵溶解于水中滴加；各组分之和为百分之百，于70~80℃恒温、搅拌、回流反应6~8 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，真空干燥箱中干燥，得到十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料。

2.根据权利要求1中所述的一种十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法，其特征在于，所述砂可以是河沙或海砂。

3.根据权利要求1中所述的一种十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料制备方法所制备的吸附剂，其特征在于，所述的十二烷基硫酸钠改性砂吸附材料对废水中油脂的吸附的应用。

4.根据权利要求3中所述的废水中油脂包括：原油、柴油、润滑油、机油、植物油、汽油。