CN105854787A - 一种用于重金属吸附的季铵盐改性凹凸棒石粘土的制备方法 - Google Patents

一种用于重金属吸附的季铵盐改性凹凸棒石粘土的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种用于重金属吸附的季铵盐改性凹凸棒石粘土的制备方法，该材料以凹凸棒石粘土为核心，在表面与季铵盐接枝；在无水乙醇溶液中，通过超声波制备季铵盐改性凹凸棒石粘土。制得的季铵盐改性凹凸棒石粘土具有较好的分散性和吸附性，更大的表面积，接枝更多的氨基、羟基等官能团，更易与凹凸棒土和金属离子结合，能够对污染物进行长久有效地控制，当Pb2+浓度为100mg/L时的去除率达到98.3％，Cd2+浓度为100mg/L时的去除率达到99.4％。该制备方法工艺简单，无二次污染，具有很好的市场潜力。

Description

一种用于重金属吸附的季铵盐改性凹凸棒石粘土的制备方法
技术领域
本专利涉及环保材料领域，尤其涉及一种季铵盐改性凹凸棒土的制备方法。
背景技术
重金属废水是工业废水的一类，含重金属废水的来源十分广泛，来源于有色金属行业、电镀行业、采矿行业、化工行业等，水体中重金属离子的种类、含量及其存在形态随生产种类不同而有所差异。水中的悬浮颗粒会吸附金属离子及其化合物，最终积聚在水底沉积层中，长期污染水体对环境污染严重。某些重金属及其化合物能在某些水生生物体及鱼类组织内富集、累积并参与生物圈循环，最终在人体内富集，对人类健康危害极大的。
目前，处理重金属废水的方法有很多，主要分为原位修复和异位修复，原位修复包括：可渗透反应墙、电动力学法、空气搅动法、微生物处理法；异位修复包括：抽取－处理技术、气提法、吸附法、化学氧化法，其中吸附法由于其成本低廉，操作简单，效果较高等优点常被用于重金属废水处理。凹凸棒石粘土是一种被广泛应用于污染地下水及土壤处理的材料，由于其具有较强的电负性和还原性，能够与多种污染物，如氯代苯类、重金属类等发生反应，从而达到去除污染物的目的，但是也具有团聚，杂质多等缺点。凹凸棒石粘土通过离子交换、络合作用和静电作用去除重金属，并且这3种作用同时发生在凹凸棒石粘土吸附重金属离子的过程中。因此凹凸棒石粘土对重金属离子的吸附容量远远优于其它吸附材料。
本专利将用季铵盐和凹凸棒石粘土复合，可以有效的改进凹凸棒石粘土材料的团聚，杂质多等缺点，使其达到有效的均匀分散和较好的与基质材料进行表面结合等优点，从而改善材料的可塑性，增强其吸附能力及性能。季铵盐往往含有较多的氨基、羟基等官能团，更易与凹凸棒土和金属离子结合。
本发明以此为出发点，提出了一种用于重金属吸附的季铵盐改性凹凸棒石粘土的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于改善凹凸棒石粘土在环境中的应用效果，提供能有效去除水中金属离子的季铵盐改性凹凸棒土的制备方法，本发明的技术方案：
一种一种用于重金属吸附的季铵盐改性凹凸棒石粘土的制备方法，其特征在于所述制备方法包括凹凸棒石粘土原土的提纯、季铵盐溶液的配制、季铵盐改性凹凸棒土材料的制备等步骤，该季铵盐改性凹凸棒土主要应用于废水中重金属的去除，其具体制备步骤如下：
(1)将凹凸棒石粘土原土以质量比为1:10加入到5％的稀盐酸中，机械搅拌使其充分混合，反应48h后离心、过滤，再用去离子水反复冲洗，洗至中性，并且要用硝酸银滴定至无沉淀出现，然后于110℃烘干，过200目筛，得到粗提纯凹凸棒石粘土；
(2)称取0.8g左右的季铵盐，如双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵等加入到80～90mL的无水乙醇溶液中，配制0.015～0.02mol/L的季铵盐溶液，机械搅拌使其充分混合，得到季铵盐溶液；
(3)称取8～9g的粗提纯凹凸棒石粘土粉末，加入到所述季铵盐溶液中，常温下超声波振荡2h，抽滤，然后于110℃烘箱中烘干，粉碎后过200目筛，得到改性凹凸棒粘土。
优选的，所述的配制季铵盐溶液的过程中，使用无水乙醇(分析纯)进行配制，优选的，使用无水乙醇(优级纯)进行配制。
优选的，所述的配制季铵盐溶液的过程中，机械搅拌10min～50min，优选的，20min～40min。
优选的，所述的干燥过程中，干燥时间90min以上，优选的120min以上。
本发明的优点在于：本专利制备工艺简单，无二次污染，可实现规模化工业生产；本专利制得的改性凹凸棒石粘土具有较好的分散性和更大的吸附孔径，其使用效果远高于凹凸棒石粘土原土；季铵盐改性凹凸棒石粘土具有更大的表面积，更易与金属离子结合，能够对污染物进行长久有效地控制，具有很好的市场潜力。
附图说明
图1：本发明凹凸棒石粘土原土的扫描电镜图；
图2：本发明制备的季铵盐改性凹凸棒石粘土的扫描电镜图。
具体实施方式
以下具体实施例对本发明的内容进行了进一步的详细说明，仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明。
实施例1：
一种用于重金属吸附的季铵盐改性凹凸棒石粘土的制备方法，该材料以凹凸棒石粘土为核心，在表面与季铵盐接枝，其具体制备步骤如下：将10g凹凸棒石粘土原土加入到100ml 5％的稀盐酸中，机械搅拌使其充分混合，反应48h后离心、过滤，再用去离子水反复冲洗。洗至中性，并且要用硝酸银滴定至无沉淀出现，然后于110℃烘干，过200目筛，得到粗提纯凹凸棒石粘土；称取0.8g左右的双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵等季铵盐加入到80mL的无水乙醇(分析纯)溶液中，机械搅拌使其充分混合，得到季铵盐溶液；称取8g左右的粗提纯凹凸棒石粘土粉末，加入到上述季铵盐溶液中，常温超声波振荡2h，抽滤，然后于110℃烘干，粉碎过200目筛，得改性凹凸棒粘土。
使用扫描电镜对凹凸棒石粘土原土(如图1)和所述季铵盐改性凹凸棒石粘土(如图2)进行扫描，可观测到凹凸棒石粘土原土是由棒状单晶紧密平行排列成为晶束，晶束又相互聚集形成凹土微粒，其表面形成部分孔隙，经季铵盐改性处理后的凹凸棒石粘土原土，单晶排列更加独立分散，表面疏松多孔，在表面活性剂的作用下，晶束团聚现象降低。
实施例2：
将本发明制备的季铵盐改性凹凸棒石粘土用于处理废水中Pb2+、Cd2+的单一重金属离子去除率实验。配置的Pb2+和Cd2+溶液浓度分为20mg/L、40mg/L、60mg/L、80mg/L、100mg/L。室温下，取0.10g所述本专利制备的改性凹凸棒石粘土分别加入到pH＝6.8，50mL的上述模拟地下水重金属污染废水中，将其放入25℃的恒温振荡箱中进行反应，反应24h后取样，使用分光光度计测量水体中Pb2+和Cd2+的浓度。
如表1所示，本发明制备的双十八烷基二甲基氯化铵改性凹凸棒石粘土，在室温下，pH＝6.8条件时，其对于20mg/L、40mg/L、60mg/L、80mg/L、100mg/L Pb2+的去除效果分别相比凹凸棒石粘土原土提高了22％、25.8％、19.8％、26.6％和17.2％以上，并且在Pb2+浓度为100mg/L时的去除率达到98.3％。
表1改性前后凹土材料对不同初始浓度Pb2+的去除率
如表2所示，本发明制备的双十八烷基二甲基氯化铵改性凹凸棒石粘土，在室温下，pH＝6.8条件时，其对于20mg/L、40mg/L、60mg/L、80mg/L、100mg/L Cd2+的去除效果分别相比凹凸棒石粘土原土提高了39％、40％、26％、28.1％和24.7％以上，并且在Cd2+浓度为100mg/L时的去除率达到99.4％。
表2改性凹土材料对不同初始浓度Cd2+的去除率

Claims (4)

1.一种用于重金属吸附的季铵盐改性凹凸棒石粘土的制备方法，其特征在于所述制备方法包括凹凸棒石粘土原土的提纯、季铵盐溶液的配制、季铵盐改性凹凸棒土材料的制备等步骤，该季铵盐改性凹凸棒土主要应用于废水中重金属的去除。
2.如权利要求1所述的凹凸棒石粘土原土的提纯其特步骤，其特征在于将凹凸棒石粘土原土以质量比为1:10加入到5％的稀盐酸中，得到粗提纯凹凸棒石粘土。
3.如权利要求1所述的季铵盐溶液的配制步骤，其特征在于活化过程所用的季铵盐溶液为0.015～0.02mol/L的双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵等，并机械搅拌20～40min。
4.如权利要求1所述的季铵盐改性凹凸棒土材料的制备步骤，其特征在于将粗提凹凸棒石粘土8～9g加入到0.015～0.02mol/L的季铵盐溶液中，改性过程中常温超声2h。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106669595A (zh) * 2017-01-07 2017-05-17 北京源清益壤环保科技有限公司 用于去除污染水体中镉的改性凹凸棒土吸附剂及其制备方法
CN109179573A (zh) * 2018-11-15 2019-01-11 刘益波 一种可用于处理生活污水的处理剂及其制备方法
CN109603763A (zh) * 2019-01-24 2019-04-12 临沂大学 一种吸附废水中砷的复合材料
CN111346598A (zh) * 2020-03-26 2020-06-30 江苏清荷材料科技有限公司 一种凹凸棒石基净化吸附剂的制备方法
CN115518623A (zh) * 2022-09-29 2022-12-27 盐城工学院 一种蓖麻油基季铵盐改性的凹凸棒土及其制备方法和应用
CN116023905A (zh) * 2023-03-28 2023-04-28 河北泽润工程橡塑有限公司 一种耐低温橡胶沥青防水卷材及其生产方法
WO2024036966A1 (zh) * 2022-08-15 2024-02-22 中国矿业大学 一种固废堆场复合金属离子控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020011447A1 (en) * 1999-09-30 2002-01-31 Waldmann John J. Chemical composition for treatment of nitrate and odors from water streams and process wastewater treatment
CN101254994A (zh) * 2008-03-25 2008-09-03 浙江华特新材料股份有限公司 矿物复合物污水处理方法
CN102247799A (zh) * 2011-07-12 2011-11-23 陕西科技大学 一种利用表面活性剂改性的凹凸棒土去除水中腐殖酸的方法
CN102489257A (zh) * 2011-12-07 2012-06-13 赵溶 有机改性纤维状坡缕石及其有机改性方法
CN105399896A (zh) * 2014-09-06 2016-03-16 天津市金鳞水处理科技有限公司 一种吸附重金属离子和酚类化合物的凝胶材料的制备方法及其产品

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020011447A1 (en) * 1999-09-30 2002-01-31 Waldmann John J. Chemical composition for treatment of nitrate and odors from water streams and process wastewater treatment
CN101254994A (zh) * 2008-03-25 2008-09-03 浙江华特新材料股份有限公司 矿物复合物污水处理方法
CN102247799A (zh) * 2011-07-12 2011-11-23 陕西科技大学 一种利用表面活性剂改性的凹凸棒土去除水中腐殖酸的方法
CN102489257A (zh) * 2011-12-07 2012-06-13 赵溶 有机改性纤维状坡缕石及其有机改性方法
CN105399896A (zh) * 2014-09-06 2016-03-16 天津市金鳞水处理科技有限公司 一种吸附重金属离子和酚类化合物的凝胶材料的制备方法及其产品

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨佳静，: ""有机改性凹凸棒石黏土的制备及其吸附性能研究"", 《万方学位论文数据库》 *
董蕊，: "有机改性凹凸棒土对阴离子的吸附研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106669595A (zh) * 2017-01-07 2017-05-17 北京源清益壤环保科技有限公司 用于去除污染水体中镉的改性凹凸棒土吸附剂及其制备方法
CN109179573A (zh) * 2018-11-15 2019-01-11 刘益波 一种可用于处理生活污水的处理剂及其制备方法
CN109603763A (zh) * 2019-01-24 2019-04-12 临沂大学 一种吸附废水中砷的复合材料
CN109603763B (zh) * 2019-01-24 2021-11-09 临沂大学 一种吸附废水中砷的复合材料
CN111346598A (zh) * 2020-03-26 2020-06-30 江苏清荷材料科技有限公司 一种凹凸棒石基净化吸附剂的制备方法
WO2024036966A1 (zh) * 2022-08-15 2024-02-22 中国矿业大学 一种固废堆场复合金属离子控制方法
CN115518623A (zh) * 2022-09-29 2022-12-27 盐城工学院 一种蓖麻油基季铵盐改性的凹凸棒土及其制备方法和应用
CN115518623B (zh) * 2022-09-29 2023-11-17 盐城工学院 一种蓖麻油基季铵盐改性的凹凸棒土及其制备方法和应用
CN116023905A (zh) * 2023-03-28 2023-04-28 河北泽润工程橡塑有限公司 一种耐低温橡胶沥青防水卷材及其生产方法

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