CN105642224A - 一种层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种搭载聚磷酸盐的层状矿物治理金属废水的方法。它是在矿物的搭载聚磷酸盐一种复合材料。其制备方法步骤如下：1）使用无机酸与还原剂对层状矿物进行活化和除杂；2）酸活化后脱水、烘干；3）层状矿物与聚磷酸盐共同加热搅拌，形成搭载化合物，后干燥。所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。本发明成功将聚磷酸盐搭载到硅酸盐矿物中，利用其多孔性有效吸附了磷酸根，同时利用沉淀的溶度积，沉淀金属离子，制备的产品具有优良的吸附金属性能，可用作多种金属离子的去除剂。

Description

一种层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种层状矿物与聚磷酸盐搭载插层复合材料及其制备方法。
背景技术
聚磷酸盐按其聚合度可分为低聚、中聚以及高聚3种，其聚合度越高水溶性越小，反之则水溶性越大。按其结构可以分为结晶形和无定形，结晶态聚磷酸盐为长链状水不溶性盐。聚磷酸盐的分子通式为MxPyO3y+1，当y为10～20时，为水溶性；当y大于20时，为难溶性。n<100的短链聚磷酸盐对水的敏感性(可水解性)比超长链(M>1000)大，而后者的热稳定性和耐水解性较高。
由于多数磷酸盐的溶度积很小，最小的可达10-43，如下表1所示，
表1多种磷酸盐的溶度积
磷酸盐 溶度积
Ag3PO4 1.4×10-16
AlPO4 6.3×10-19
Cd3(PO4)2 2.53×10-33
Cu3(PO4)2 1.40×10-37
FePO4·2H2O 9.91×10-16
Mg3(PO4)2 1.04×10-24
Pb3(PO4)2 8.0×10-43
Zn3(PO4)2 9.0×10-33
通过上表可知，多种金属离子都可以被磷酸根沉淀，从而达到处理废水的目的。
发明内容
本发明提供了一种层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料及其制备方法。
一种层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料，在层状矿物的表面搭载磷酸根离子所形成的一种复合材料，用于吸附多种金属离子；先将聚磷酸盐在加热状态溶解，再加入层状矿物恒温搅拌，使得磷酸根离子搭载在层状矿物表面。
所述的层状矿物为滑石、蛇纹石、高岭石、多水高岭石、叶蜡石、云母类、伊利石、绿泥石、蛭石、蒙脱石，它们在自然界的产出形态为粘土、泥岩、页岩或块状矿石。
所述的多种金属离子为Ag+、Cu2+、Fe2+、Zn2+、Pb2+、Al3+、Cd2+中的一种或几种。
一种层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料的制备方法，步骤如下：
1）经分离提纯的层状矿物，加5至10倍重量，浓度3%至10%的盐酸，再加入相当于层状矿物重量0.5%至2%的连二亚硫酸钠，搅拌均匀制成悬浮液矿浆，在室温下反应6～24小时，期间不断搅拌；
2）过滤或离心脱水，清洗2～4次，60至80℃烘干；
3）冷却至室温后，每一份重量的层状矿物加0.05至0.15份聚磷酸盐，在90℃搅拌6至10小时；
4）物料过滤，60至80℃烘干。所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。
所述的层状矿物为滑石、蛇纹石、高岭石、多水高岭石、叶蜡石、云母类、伊利石、绿泥石、蛭石、蒙脱石，它们在自然界的产出形态为粘土、泥岩、页岩或块状矿石。
所述的聚磷酸盐为聚磷酸铵、聚磷酸钠、聚磷酸钾、聚磷酸镁、聚磷酸钙、聚磷酸钡中的一种。
所述的多种金属离子为Ag+、Cu2+、Fe2+、Zn2+、Pb2+、Al3+、Cd2+中的一种或几种。
本发明的有益效果，将磷酸根搭载到层状矿物表面，先将聚磷酸盐在加热状态溶解，再加入层状矿物恒温搅拌，使得磷酸根离子充分搭载在层状矿物表面。由于很多磷酸盐的溶度积很小，甚至可以达到10-43，所以利用磷酸根和重金属离子的静电作用形成沉淀从而去除废水中重金属离子，在污水治理领域具有广泛用途。
具体实施方式
本发明提供了一种层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料及其制备方法。层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料是在矿物的外表面搭载磷酸根所形成的一种复合材料。
所说的层状矿物为滑石、蛇纹石、高岭石、多水高岭石、叶蜡石、云母类、伊利石、绿泥石、蛭石、蒙脱石，它们在自然界的产出形态为粘土、泥岩、页岩或块状矿石。
层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料的制备方法步骤如下：
1）经分离提纯的层状矿物，加5至10倍重量，浓度3%至10%的盐酸，再加入相当于层状矿物重量0.5%至2%的连二亚硫酸钠，搅拌均匀制成悬浮液矿浆，在室温下反应6～24小时，期间不断搅拌；
从成本、效果等因素综合考虑推荐使用盐酸，也可以使用其它无机酸。
酸处理一方面能去除可能存在的酸溶性杂质，如碳酸盐和铁锰氧化物、硫化物等；此外，酸处理能使矿物表面被活化，有利于后续的插层进行。加入连二亚硫酸钠能使铁、锰被还原，增加其去除率，减少重金属溶出。
2）过滤或离心脱水，清洗2～4次，60至80℃烘干；
3）冷却至室温后，每一份重量的层状矿物加0.05至0.15份聚磷酸盐，在90℃搅拌6至10小时；
4）物料过滤，60至80℃烘干。所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。
将磷酸根搭载到层状矿物表面是本发明的特色，通过本发明制备的层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料在污水处理领域具有广泛用途。
实施例1
1）经分离提纯的滑石，加10倍重量，浓度3%的盐酸，再加入相当于滑石重量0.5%的连二亚硫酸钠，搅拌均匀制成悬浮液矿浆，在室温下反应6小时，期间不断搅拌；
2）过滤或离心脱水，清洗2次，60℃烘干；
3）冷却至室温后，每一份重量的层状矿物加0.05份聚磷酸盐，在90℃搅拌6小时；
4）物料过滤，80℃烘干。所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。
实施例2
1）经分离提纯的绢云母，加5倍重量，浓度10%的盐酸，再加入相当于绢云母重量2%的连二亚硫酸钠，搅拌均匀制成悬浮液矿浆，在室温下反应24小时，期间不断搅拌；
2）过滤或离心脱水，清洗4次，80℃烘干；
3）冷却至室温后，每一份重量的层状矿物加0.1份聚磷酸盐，在90℃搅拌10小时；
4）物料过滤，60℃烘干。所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。
实施例3
1）经分离提纯的蛇纹石，加8倍重量，浓度8%的硫酸，再加入相当于蛇纹石重量1%的连二亚硫酸钠，搅拌均匀制成悬浮液矿浆，在室温下反应18小时，期间不断搅拌；
2）过滤或离心脱水，清洗3次，70℃烘干；
3）冷却至室温后，每一份重量的层状矿物加0.15份聚磷酸盐，在90℃搅拌8小时；
4）物料过滤，80℃烘干。所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。
实施例4
1）经分离提纯的高岭石，加10倍重量，浓度10%的硝酸，再加入相当于高岭石重量1.5%的连二亚硫酸钠，搅拌均匀制成悬浮液矿浆，在室温下反应6小时，期间不断搅拌；
2）过滤或离心脱水，清洗3次，60℃烘干；
3）冷却至室温后，每一份重量的层状矿物加0.1份聚磷酸盐，在90℃搅拌8小时；
4）物料过滤，80℃烘干。所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。
实施例5
1）经分离提纯的叶蜡石，加10倍重量，浓度10%的盐酸，再加入相当于叶蜡石重量1.5%的连二亚硫酸钠，搅拌均匀制成悬浮液矿浆，在室温下反应6小时，期间不断搅拌；
2）过滤或离心脱水，清洗3次，80℃烘干；
3）冷却至室温后，每一份重量的层状矿物加0.12份聚磷酸盐，在90℃搅拌10小时；
4）物料过滤，60℃烘干。所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。
实施例6
1）经分离提纯的多水高岭石，加5倍重量，浓度10%的盐酸，再加入相当于多水高岭石重量2%的连二亚硫酸钠，搅拌均匀制成悬浮液矿浆，在室温下反应24小时，期间不断搅拌；
2）过滤或离心脱水，清洗4次，80℃烘干；
3）冷却至室温后，每一份重量的层状矿物加0.05份聚磷酸盐，在90℃搅拌6小时；
4）物料过滤，60℃烘干。所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。
实施例7
1）经分离提纯的伊利石，加10倍重量，浓度3%的盐酸，再加入相当于伊利石重量0.5%的连二亚硫酸钠，搅拌均匀制成悬浮液矿浆，在室温下反应6小时，期间不断搅拌；
2）过滤或离心脱水，清洗2次，60℃烘干；
3）冷却至室温后，每一份重量的层状矿物加0.05份聚磷酸盐，在90℃搅拌7小时；
4）物料过滤，70℃烘干。所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。
实施例8
1）经分离提纯的绿泥石，加8倍重量，浓度8%的硫酸，再加入相当于绿泥石重量1%的连二亚硫酸钠，搅拌均匀制成悬浮液矿浆，在室温下反应18小时，期间不断搅拌；
2）过滤或离心脱水，清洗3次，70℃烘干；
3）冷却至室温后，每一份重量的层状矿物加0.07份聚磷酸盐，在90℃搅拌6至10小时；
4）物料过滤，70℃烘干。所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。
实施例9
1）经分离提纯的蛭石，加10倍重量，浓度10%的硝酸，再加入相当于蛭石重量1.5%的连二亚硫酸钠，搅拌均匀制成悬浮液矿浆，在室温下反应6小时，期间不断搅拌；
2）过滤或离心脱水，清洗3次，60℃烘干；
3）冷却至室温后，每一份重量的层状矿物加0.06份聚磷酸盐，在90℃搅拌6小时；
4）物料过滤，60℃烘干。所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。
实施例10
1）经分离提纯的蒙脱石，加10倍重量，浓度10%的盐酸，再加入相当于蒙脱石重量1.5%的连二亚硫酸钠，搅拌均匀制成悬浮液矿浆，在室温下反应6小时，期间不断搅拌；
2）过滤或离心脱水，清洗3次，80℃烘干；
3）冷却至室温后，每一份重量的层状矿物加0.08份聚磷酸盐，在90℃搅拌8小时；
4）物料过滤，80℃烘干。所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。

Claims (7)

1.一种层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料，其特征在于，在层状矿物的表面搭载磷酸根离子所形成的一种复合材料，用于吸附多种金属离子；先将聚磷酸盐在加热状态溶解，再加入层状矿物恒温搅拌，使得磷酸根离子搭载在层状矿物表面。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的层状矿物为滑石、蛇纹石、高岭石、多水高岭石、叶蜡石、云母类、伊利石、绿泥石、蛭石、蒙脱石，它们在自然界的产出形态为粘土、泥岩、页岩或块状矿石。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的多种金属离子为Ag+、Cu2+、Fe2+、Zn2+、Pb2+、Al3+、Cd2+中的一种或几种。
4.一种层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料的制备方法，其特征在于，它的步骤如下：
1）经分离提纯的层状矿物，加5至10倍重量，浓度3%至10%的盐酸，再加入相当于层状矿物重量0.5%至2%的连二亚硫酸钠，搅拌均匀制成悬浮液矿浆，在室温下反应6～24小时，期间不断搅拌；
2）过滤或离心脱水，清洗2～4次，60至80℃烘干；
3）冷却至室温后，每一份重量的层状矿物加0.05至0.15份聚磷酸盐，在90℃搅拌6至10小时；
4）物料过滤，60至80℃烘干,所得产物即为层状矿物与磷酸根搭载复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料，其特征在于，所述的层状矿物为滑石、蛇纹石、高岭石、多水高岭石、叶蜡石、云母类、伊利石、绿泥石、蛭石、蒙脱石，它们在自然界的产出形态为粘土、泥岩、页岩或块状矿石。
6.根据权利要求1所述的一种层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料的制备方法，其特征在于，所述的聚磷酸盐为聚磷酸铵、聚磷酸钠、聚磷酸钾、聚磷酸镁、聚磷酸钙、聚磷酸钡中的一种。
7.据权利要求1所述的一种层状矿物与聚磷酸盐搭载复合材料的制备方法，其特征在于，所述的多种金属离子为Ag+、Cu2+、Fe2+、Zn2+、Pb2+、Al3+、Cd2+中的一种或几种。
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