CN110743510A - 一种阴离子吸附剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种阴离子吸附剂及其制备工艺，属于环保技术和化工领域。本发明以钠基蒙脱石和聚二烯丙基二甲基氯化铵为原料，经高速分散剥片、插层改性和烘干制粉制得成品。获得的成品中聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)与剥片后的蒙脱石经过插层反应形成蒙脱石片层与聚合物的纳米复合材料，具备良好的阴离子垃圾吸附能力。该种阴离子吸附剂材料制备方案简单易行，易于工业化，使用过的材料可通过酸洗实现循环应用。

Description

一种阴离子吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明属于化工或环保技术领域，涉及一种水处理剂以其应用，更具体的，本发明为一种用于工业污水中阴离子(硝酸、铬酸、高氯酸阴离子)的吸附剂。
背景技术
在水处理中，吸附法是一种物理化学方法。开发价格低廉、选择性好、易再生的水处理吸附剂是环保产业发展的急切需要。近年来，对改性蒙脱石水处理吸附剂的研究已经成为废水处理的热门领域之一。我国天然膨润土资源丰富，探明储量仅次于美国，居世界第二位，现在年开采量为200万吨。开发膨润土和改性膨润土水处理剂具有广泛的应用前景。
膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物的粘土岩，具有良好的吸附和阳离子交换性能，其理论化学式为SiO2-66.72％,Al2O3-28.53％,H2O-5％。蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体夹一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成，属于2：1型的三层粘土矿物。晶层表面是氧原子，没有氢氧原子组，晶层间没有氢键结合力；晶层间距离0.96-2.14nm；水分子或其他交换性阳离子可以进入层间。此外，蒙脱石表面带负电性，此负电荷由处于层状结构外面的K+，Na+来平衡，这些离子的水解，使膨润土具有亲水性。膨润土具有很大的表面积，他不仅有很大的外表面，而且具有巨大的内表面；巨大的表面积伴随产生巨大的表面能(CEC，80-120meg/100g)及良好的吸附能，为膨润土及改性膨润土在污染物控制和环境修复中应用奠定了基础。
优质蒙脱石层间电荷密度较低，层间打开所需能量低，易于剥片和有机插层改性，更加适用于污染物控制和环境修复领域。
无机阴离子，在工业、采矿、炼油和化学储存等领域点构成释放有害污染物对环境的风险。在这些位点可能产生的大量有毒的有机和无机物质的，阴离子为主导的污染物在土壤中具有高流动性和高可渗透性，会渗入到更深地下水层中，对环境造成危害。在某些地方，含氧阴离子的水平已经达到了很高的水平，对当地的人类和野生动物造成了一定的危害。
市场上，以后很多阴离子吸附剂，包括离子交换树脂，但对某些特定的阴离子没有很好的选择性，导致，吸附效率很低。而粘土高分子纳米复合材料对一些特定的阴离子有很好的选择性，如铬酸盐，从而大大的增强了该产品的利用效率。
发明内容
本发明以优质钠基蒙脱石和聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)为原料，提供了一种阴离子吸附剂及其制备工艺，通过聚二烯丙基二甲基氯与剥片后的蒙脱石经过插层反应形成蒙脱石片层与聚合物的纳米复合材料，所获得的阴离子吸附剂具备优良的无机阴离子垃圾的吸附能力。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种阴离子吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按m土：m水＝1：9～20的质量比将钠基蒙脱石与水混合，常温状态下高速分散12～36小时，彻底剥片，制得蒙脱石浆液；
(2)向步骤(1)获得的蒙脱石浆液中按照m土：mPDDA＝1：100～150的质量比例加入聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)，在常温状态下继续高速分散12～36小时；
(3)将步骤(2)得到的浆液，离心水洗三次，50～100℃烘干，磨碎后过200目筛，获得阴离子吸附剂。
进一步地，步骤(1)中的钠基蒙脱石与水混合后高速分散时间优选为24小时。
步骤(2)中的聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)的数均分子量为10～50万。
步骤(2)中的高速分散时间为24小时；
步骤(3)中的烘干温度为60℃。
本发明还提供了一种通过上述制备方法制备得到的阴离子吸附剂。
本发明的制备方法中，聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)经过插层反应后可以使蒙脱石彻底剥片，XRD衍射图和模拟图如图1和图2所示，从图1和图2可以看出，蒙脱石的层间距离明显增加，而且膨润土片层完全剥离。而现有技术中的膨润土类阴离子吸附剂难以实现蒙脱石完全剥片，只是扩大了蒙脱石的层间距，其改性前后的XRD图和模拟图如图3和图4所示。
本发明的阴离子吸附剂具备良好的无机阴离子垃圾的吸附性能。阴离子吸附材料的制备方案简单易行，易于工业化。使用后的材料可以通过酸洗实现循环使用。
附图说明
图1是本发明阴离子吸附剂XRD衍射图。
图2是本发明阴离子吸附剂模拟图。
图3是现有技术中的膨润土类阴离子吸附剂XRD衍射图。
图4是有技术中的膨润土类阴离子吸附剂模拟图。
具体实施方式
实施例1
取10g优质钠基蒙脱石与90g水混合制浆，常温下高速分散24小时，获得蒙脱石浆液。取1000g聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)加入蒙脱石浆液，继续在常温条件下高速分散，24小时后离心水洗三次，放置在60℃烘干机中烘干，磨粉过200目筛，制得阴离子吸附剂。
应用效果如下表所示：
将阴离子吸附剂加入阴离子废水中，搅拌吸附4h后，吸附平衡。离心分离阴离子吸附剂。检测清液中阴离子浓度。结果说明，阴离子吸附剂处理后，污水中的阴离子物质浓度下降非常明显。
Figure BDA0002222190030000031
实施例2
取20g优质钠基蒙脱石与180g水混合制浆，常温下高速分散24小时，获得蒙脱石浆液。取2400g聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)加入蒙脱石浆液，继续在常温条件下高速分散，24小时后离心水洗三次，放置在60℃烘干机中烘干，磨粉过200目筛，制得阴离子吸附剂。
应用效果如下表所示：
将阴离子吸附剂加入阴离子废水中，搅拌吸附4h后，吸附平衡。离心分离阴离子吸附剂。检测清液中阴离子浓度。结果说明，阴离子吸附剂处理后，污水中的阴离子物质浓度下降非常明显。
实施例3
取30g优质钠基蒙脱石与270g水混合制浆，常温下高速分散24小时，获得蒙脱石浆液。取4500g聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)加入蒙脱石浆液，继续在常温条件下高速分散，24小时后离心水洗三次，放置在60℃烘干机中烘干，磨粉过200目筛，制得阴离子吸附剂。
应用效果如下表所示：
将阴离子吸附剂加入阴离子废水中，搅拌吸附4h后，吸附平衡。离心分离阴离子吸附剂。检测清液中阴离子浓度。结果说明，阴离子吸附剂处理后，污水中的阴离子物质浓度下降非常明显。
以上试验证明，聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)与剥片后的蒙脱石经过插层反应形成蒙脱石片层与聚合物的纳米复合材料，具备良好的阴离子垃圾吸附能力。

Claims (6)

1.一种阴离子吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按m土：m水＝1：9～20的质量比将钠基蒙脱石与水混合，常温状态下高速分散12～36小时，彻底剥片，制得蒙脱石浆液；
(2)向步骤(1)获得的蒙脱石浆液中按照m土：mPDDA＝1：100～150的质量比例加入聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)，在常温状态下继续高速分散12～36小时；
(3)将步骤(2)得到的浆液，离心水洗三次，50～100℃烘干，磨碎后过200目筛，获得阴离子吸附剂。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中高速分散时间为24小时。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)的数均分子量为10～50万。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的高速分散时间为24小时。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的烘干温度为60℃。
6.由权利要求1～5任一所述制备方法制备得到的阴离子吸附剂。
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