CN111589418A - 膨润土/膨胀石墨复合吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents

膨润土/膨胀石墨复合吸附剂及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111589418A
CN111589418A CN202010491769.3A CN202010491769A CN111589418A CN 111589418 A CN111589418 A CN 111589418A CN 202010491769 A CN202010491769 A CN 202010491769A CN 111589418 A CN111589418 A CN 111589418A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bentonite
expanded graphite
acid
composite adsorbent
graphite composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010491769.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111589418B (zh
Inventor
陈伟
王雷
舒世立
贾献峰
李繁麟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tangshan Normal University
Original Assignee
Tangshan Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tangshan Normal University filed Critical Tangshan Normal University
Priority to CN202010491769.3A priority Critical patent/CN111589418B/zh
Publication of CN111589418A publication Critical patent/CN111589418A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111589418B publication Critical patent/CN111589418B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/12—Naturally occurring clays or bleaching earth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂及其制备方法和应用，涉及吸附剂技术领域。该制备方法，原料易得，工艺简单，操作方便，无需复杂的改性工艺，即可实现膨润土和膨胀石墨两者的复配，所得到的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂具有膨润土分布于膨胀石墨的孔隙内的结构，该结构使得膨润土/膨胀石墨复合吸附剂有较大的比表面积以及良好的吸附性能。本发明还提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂，采用上述制备方法制备得到。本发明还提供了上述膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的应用。

Description

膨润土/膨胀石墨复合吸附剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于吸附剂技术领域，具体涉及一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
膨润土是一种传统的低成本天然硅酸盐矿物，由两层硅氧四面体和一层铝氧八面体构成，具有较大的表面积，独特的夹层结构，较高的阳离子交换容量和负表面电荷，优良的化学活性和机械强度。然而，天然膨润土表层的亲水性膜使其在吸附非亲水性污染物时吸附动力慢，吸附效果不佳，在投入使用时，往往达不到相关要求，使其应用范围较窄。如：膨润土单独作为吸附剂对200mg/L的刚果红废水进行吸附时，脱色率约为51.77％，吸附量约为138.05mg·g-1。为使膨润土有更好的吸附性能，扩大其使用范围，通常要经各种改性方法对天然膨润土作处理。目前膨润土的改性方法主要以添加表面改性剂为主，但制备工艺均较复杂，且对于膨润土吸附性能的提升较为有效。
有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题中的至少一个。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，该制备方法工艺简单，操作方便，且所得到的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂具有良好的吸附性能。
本发明的第二目的在于提供一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂，采用上述制备方法制得。
本发明的第三目的在于提供上述膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(a)将膨润土、分散剂和预处理酸试剂混合，得到悬浊液A；
(b)将膨胀石墨与悬浊液A混合，分离，得到膨润土/膨胀石墨复合吸附剂。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述分散剂包括乙酸，优选为冰乙酸。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述预处理酸试剂包括有机酸和/或无机酸；
优选地，所述有机酸包括草酸、丙酮酸或甲酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述无机酸包括盐酸、硫酸或磷酸中的任意一种或至少两种的组合。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述膨润土、分散剂和预处理酸试剂的质量比为(0.5-3)：(20-60)：(80-200)；
优选地，所述膨胀石墨与膨润土的质量比为1：(0.5-1.2)。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，混合的温度为15-60℃；
优选地，步骤(a)中，混合时并搅拌，搅拌的时间为5-60min，搅拌的转速为60-180r/min。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(b)中，混合的时间为0.5-5h，混合的温度为15-60℃；
优选地，步骤(b)中，所述分离之后还包括干燥的步骤；
优选地，步骤(b)中，干燥的温度为60-120℃，干燥的时间为2-6h。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述膨胀石墨的制备方法，包括以下步骤：
将鳞片石墨、高锰酸钾和混合酸反应后，分离，得到石墨产物；
将石墨产物置于微波中膨胀，得到膨胀石墨。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述鳞片石墨、高锰酸钾和混合酸的质量比为1：(0.1-0.6)：(10-30)；
优选地，所述混合酸包括硝酸和磷酸，所述硝酸和磷酸的体积比为1：(0.5-3)；
优选地，所述反应的温度为30-60℃，反应的时间为10-80min；
优选地，所述微波的功率为650-900W，微波的时间为10-120s。
本发明还提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂，采用上述膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法制得；
其中，所述膨润土/膨胀石墨复合吸附剂中的膨润土分布在膨胀石墨的孔隙中。
本发明还提供了上述膨润土/膨胀石墨复合吸附剂在废液处理领域的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，所采用的原料易得，工艺简单，操作方便，无需复杂的改性工艺，即可实现膨润土和膨胀石墨两者的复配，所得到的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂具有膨润土分布于膨胀石墨孔隙内的结构，该结构使得膨润土/膨胀石墨复合吸附剂有较大的比表面积以及良好的吸附性能。
(2)本发明提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂，采用上述制备方法制得，上述制备方法赋予膨润土/膨胀石墨复合吸附剂具有膨润土分布于膨胀石墨孔隙内的特定的结构，该结构使得膨润土/膨胀石墨复合吸附剂有较大的比表面积以及良好的吸附性能。
(3)本发明提供了上述膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的应用，鉴于上述膨润土/膨胀石墨复合吸附剂所具有的优势，使得其在废液处理领域具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂与膨润土、膨胀石墨的红外图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
根据本发明的第一个方面，提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(a)将膨润土、分散剂和预处理酸试剂混合，得到悬浊液A；
(b)将膨胀石墨与悬浊液A混合，分离，得到膨润土/膨胀石墨复合吸附剂。
具体的，步骤(a)中采用分散剂和预处理酸试剂对膨润土进行预处理。其中，分散剂可有效阻止膨润土颗粒的团聚，有利于后续过程中膨润土颗粒均匀分布在膨胀石墨的孔隙中。预处理酸试剂可以去除膨润土表面的杂质。分散剂和预处理酸试剂的加入，可使得膨润土形成稳定的悬浊液，即悬浊液A。
步骤(b)中将膨胀石墨与悬浊液A混合。
膨胀石墨表面含有大量的羰基和羟基等含氧官能团，通常这些含氧官能团出现在片层结构表面的顶部和底部以及片层的边际。正是因为这些极性官能团的存在，使膨胀石墨在水溶液中有了较好的分散性能，同样这些含氧官能团也可以使得膨胀石墨与膨润土之间产生很好的界面相容性。
同时，膨胀石墨为典型的蠕虫状结构，具有大量孔隙，且以大孔中孔为主，而膨润土颗粒小，其可存在于膨胀石墨的孔隙内，且膨润土具有较大比表面积，膨胀石墨与膨润土复配后，所形成的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的比表面积增大；另外，向膨胀石墨中加入膨润土，还可引入了一定量的Si-O-Si、Al-O-Si等基团，这些基团对膨润土/膨胀石墨复合吸附剂吸附污染物(例如刚果红废液)的化学吸附过程有利。故在膨胀石墨与膨润土两者的协同作用下，所形成的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂具有良好的吸附效果。
还需要说明的是，悬浊液A中存在的预处理酸试剂还可以对膨胀石墨表面进行改性修饰，让酸成分进入到膨胀石墨的结晶层间，形成层间化合物，从而改善膨胀石墨的表面极性，使其在水溶液中呈现更好的分散性，并提高其与吸附质之间的作用能力。同时，由于膨胀石墨制备过程中，有可能有一定量的由氧化剂例如高锰酸钾转化来的二氧化锰等杂质残留，覆盖膨胀石墨的活性表面，使其活性点位减少，故预处理酸试剂还能对膨胀石墨充分浸渍，可以将膨胀石墨表面的二氧化锰等杂质脱除。另外，悬浊液A中预处理酸试剂还能够提供酸性环境，使膨润土/膨胀石墨复合吸附剂内表面有一定的H+存在，而对于一些阴离子污染物(例如刚果红阴离子染料)，一定量的H+存在能增强污染物与吸附剂间的相互作用，对于改善膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的吸附性能具有一定的促进作用。
本发明提供的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，所采用的原料易得，工艺简单，操作方便，无需复杂的改性工艺，即可实现膨润土和膨胀石墨两者的复配，所形成的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂具有良好的吸附性能。
作为本发明的一种可选实施方式，分散剂包括乙酸，优选为冰乙酸。
采用乙酸，优选为冰乙酸作为分散剂，可有效提高膨润土的分散性能，防止其团聚从而影响后续与膨胀石墨的复配。
作为本发明的一种可选实施方式，预处理酸试剂包括有机酸和/或无机酸。此处的“和/或”，是指该预处理酸试剂可以只包括有机酸，或者只包括无机酸，或者同时包括有机酸和无机酸。
作为本发明的一种可选实施方式，有机酸包括草酸、丙酮酸或甲酸中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，无机酸包括盐酸、硫酸或磷酸中的任意一种或至少两种的组合。
通过对有机酸和无机酸具体种类的限定，使得该预处理酸试剂对于膨润土的分散、膨胀石墨的除杂与表面改性、膨润土/膨胀石墨复合吸附剂与污染物的吸附作用均有明显的促进作用。
作为本发明的一种可选实施方式，膨润土、分散剂和预处理酸试剂的质量比为(0.5-3)：(20-60)：(80-200)。膨润土、分散剂和预处理酸试剂典型但非限制性的质量比为0.5：20：80、0.5：30：80、0.5：40：80、0.5：50：80、0.5：60：80、0.8：20：80、1.0：30：80、1.5：40：80、2：50：80、3：60：80、0.5：20：100、0.5：30：150、0.5：40：200、0.5：50：250、0.5：60：300、0.8：20：80、1.0：30：150、1.5：40：200、2：50：300或3：60：300。
通过对膨润土、分散剂和预处理酸试剂质量比的进一步限定，使得膨润土在悬浊液A中分散良好，可有效阻止膨润土的团聚，同时在预处理酸试剂的作用下，膨润土中的杂质溶出、孔隙增多、表面积增大，膨润土表面性质得到改善。
作为本发明的一种可选实施方式，膨胀石墨与膨润土的质量比为1：(0.5-1.2)。膨胀石墨与膨润土的质量比为1：0.5、1：0.6、1：0.7、1：0.8、1：0.9、1：1.0、1：1.1或1：1.2。
通过对膨胀石墨与膨润土的质量比的限定，使得在较低成本下制备的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂具有良好的吸附效果。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(a)中，混合的温度为15-60℃；典型但非限制性的混合的温度为15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(a)中，混合时并搅拌，搅拌的时间为5-60min，搅拌的转速为60-180r/min。典型但非限制性的搅拌的时间为5min、10min、15min、20min、30min、40min、50min或60min。典型但非限制性的搅拌的转速为60r/min、80r/min、100r/min、120r/min、140r/min、150r/min、160r/min或180r/min。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(b)中，混合的时间为0.5-5h；典型但非限制性的混合的时间为0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h、3.5h、4.0h、4.5h或5.0h。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(b)中，分离之后还包括干燥的步骤；
优选地，步骤(b)中，干燥的温度为60-120℃，干燥的时间为2-6h。典型但非限制性的干燥的温度为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃或120℃。典型但非限制性的干燥的时间为2h、3h、4h、5h或6h。
作为原料之一的膨胀石墨市售可得，也可以自制。作为本发明的一种可选实施方式，膨胀石墨的制备方法包括以下步骤：
将鳞片石墨、高锰酸钾和混合酸反应后，分离，得到石墨产物；
将石墨产物置于微波中膨胀，得到膨胀石墨。
通过对膨胀石墨制备方法的限定，使得膨胀石墨膨胀容积范围可控、结构性质稳定，有利于得到吸附性能较稳定的复合吸附剂。
作为本发明的一种可选实施方式，鳞片石墨、高锰酸钾和混合酸的质量比为1：(0.1-0.6)：(10-30)；典型但非限制性的鳞片石墨、高锰酸钾和混合酸的质量比为1：0.1：10、1：0.2：10、1：0.4：10、1：0.5：10、1：0.6：10、1：0.1：20、1：0.1：30、1：0.2：20、1：0.2：30、1：0.3：20、1：0.3：30、1：0.4：20、1：0.4：30、1：0.5：20、1：0.5：30、1：0.6：20或1：0.6：30。
作为本发明的一种可选实施方式，混合酸包括硝酸和磷酸，硝酸和磷酸的体积比为1：(0.5-3)。硝酸和磷酸典型但非限制性的体积比1：0.5、1：1、1：1.5、1：2、1：2.5或1：3。
作为本发明的一种可选实施方式，反应的温度为30-60℃，反应的时间为10-80min。典型但非限制性的反应的温度为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃，典型但非限制性的反应的时间为10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min或80min。
作为本发明的一种可选实施方式，微波的功率为650-900W，微波的时间为10-120s。典型但非限制性的微波的功率为650W、700W、750W、800W、850W或900W，典型但非限制性的微波的时间为10s、20s、30s、40s、50s、60s、70s、80s、90s、100s、110s或120s。
通过对膨胀石墨制备方法中具体工艺参数的限定，使得所得到的膨胀石墨的整体性能更佳。
根据本发明的第二个方面，还提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂，采用上述膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法制得；
其中，膨润土/膨胀石墨复合吸附剂中的膨润土分布在膨胀石墨的孔隙中。
本发明提供的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂，采用上述制备方法制得，所得到的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂具有膨润土分布于膨胀石墨的孔隙内的结构，该结构使得膨润土/膨胀石墨复合吸附剂有较大的比表面积以及良好的吸附性能。
根据本发明的第三个方面，还提供了上述膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的应用。
鉴于上述膨润土/膨胀石墨复合吸附剂所具有的优势，使得该膨润土/膨胀石墨复合吸附剂在废液处理等领域具有良好的应用前景。
下面结合具体实施例和对比例，对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(a)将0.9g的膨润土加入到40mL的冰乙酸中，搅拌均匀后与100mL盐酸进行混合，在60℃下搅拌30min，搅拌的转速为120r/min，使膨润土形成稳定的悬浊液A；
(b)向悬浊液A加入1g膨胀石墨，混合搅拌3h，抽滤、洗涤至滤液呈中性，并在80℃下干燥4h，得到膨润土/膨胀石墨复合吸附剂。
其中，膨胀石墨的制备方法包括以下步骤：
将1g天然鳞片石墨、0.4g KMnO4、12mL H3PO4和6mL HNO3混合，在40℃反应40min后，抽滤、洗涤至滤液pH约为6～7，在60℃下烘干4h，得到石墨产物；将石墨产物放入微波炉中于650W功率下膨胀30s，得到220mL/g的膨胀石墨(“mL/g”是指每克膨胀石墨所对应的体积)。
实施例2
本实施例提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，除了步骤(a)中膨润土的用量为0.5g，其余步骤与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，除了步骤(a)中膨润土的用量为0.6g，其余步骤与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，除了步骤(a)中膨润土的用量为0.7g，其余步骤与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，除了步骤(a)中膨润土的用量为0.8g，其余步骤与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，除了步骤(a)中膨润土的用量为0.4g，其余步骤与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，除了步骤(a)中膨润土的用量为1.2g，其余步骤与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(a)将0.7g的膨润土加入到40mL的乙酸中，搅拌均匀后与100mL硫酸进行混合，在40℃下搅拌60min，搅拌的转速为150r/min，使膨润土形成稳定的悬浊液A；
(b)向悬浊液A加入1g膨胀石墨，混合搅拌6h，抽滤、洗涤至滤液呈中性，并在80℃下干燥4h，得到膨润土/膨胀石墨复合吸附剂。
其中，膨胀石墨的制备方法，包括以下步骤：
将1g天然鳞片石墨、0.4g KMnO4、8mL H3PO4和8mL HNO3混合，在60℃反应20min后，抽滤、洗涤至滤液pH约为6～7，在60℃下烘干4h，得到石墨产物；将石墨产物放入微波炉中于900W功率下膨胀20s，得到200mL/g的膨胀石墨。
实施例9
本实施例提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，除了步骤(a)中将乙酸替换为冰乙酸，其余步骤与实施例8相同。
实施例10
本实施例提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，除了步骤(a)中将盐酸替换为草酸，其余步骤与实施例8相同。
对比例1
本对比例提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
将0.9g的膨润土、40mL的冰乙酸、100mL盐酸和1g膨胀石墨混合，在60℃下搅拌3h，抽滤、洗涤至滤液呈中性，并在80℃下干燥4h，得到膨润土/膨胀石墨复合吸附剂。
对比例2
本实施例提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，除了步骤(a)中未加入冰乙酸，即冰乙酸的用量为0，其余步骤与实施例1相同。
对比例3
本实施例提供了一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，除了步骤(a)中未加入盐酸，即盐酸的用量为0，其余步骤与实施例1相同。
为了验证上述实施例和对比例所能达到的技术效果，特设以下实验例。
实验例1
对实施例1提供的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂以及膨润土、膨胀石墨进行红外测试，具体结果如图1所示。从图中可以看出，膨润土在2914cm-1、2860cm-1、1011cm-1处有明显的吸收峰，分别是由于亚甲基中C-H键反对称伸缩振动、C-H键对称伸缩振动、Si-O-Si的伸缩振动引起的。膨润土/膨胀石墨的谱图中在2914cm-1、2860cm-1、1011cm-1处吸收峰明显，说明膨润土/膨胀石墨复合吸附剂制备成功。
实验例2
以刚果红废水为吸附质，对各实施例和对比例提供的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的吸附性能进行检测，同时，以单一膨润土和单一膨胀石墨分别作为对照组1和对照组2。具体方法包括：将0.75g的待测样品加入到1L的刚果红废水(浓度为200mg/L)中，在30℃下振荡吸附25min，根据分光光度计测定吸附前后的吸光度，计算脱色率和吸附量(单位质量复合吸附剂所吸附的刚果红废水的量)，具体结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002521341610000121
Figure BDA0002521341610000131
具体的，实施例2-7均为实施例1的对照实验，七组所不同的是膨润土与膨胀石墨的质量比。从表1中数据可以看出，采用适宜比例的膨润土、膨胀石墨制备的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂均能达到良好的吸附效果。
对比例1-3均为实施例1的对比实验。与对比例1相比较，采用实施例1的制备方法制得的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的吸附性能较好，说明有必要按顺序分步添加分散剂和预处理酸试剂；与对比例2相比较，采用实施例1的制备方法制得的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的吸附性能明显优于未添加分散剂制备的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的吸附性能，说明在有分散剂的条件下，膨润土分散良好，有利于改善膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的吸附性能；与对比例3相比较，采用实施例1的制备方法制得的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的吸附性能优于未添加预处理酸试剂制备的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的吸附性能，说明通过预处理酸试剂的加入，有利于膨润土/膨胀石墨复合吸附剂吸附性能的提升。
对照组1和对照组2分别采用膨润土、膨胀石墨单独作为吸附剂使用时的吸附效果明显要劣于膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的吸附效果。从表中数据可以看出，膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的脱色率、吸附量为膨润土、膨胀石墨单独作为吸附剂使用时的1.3～2.5倍。这说明膨润土/膨胀石墨复合吸附剂中的膨胀石墨与膨润土具有一定的协同作用，膨胀石墨与膨润土复配后使吸附剂的吸附点位增加，能有效增加污染物与吸附剂的接触机会，进而改善吸附效果，是一种优质的吸附材料。
实验例3
以实施例1提供的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂为例，检测不同浓度的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂对于刚果红废水的吸附效果。具体步骤如下：将不同质量的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂加入到1L刚果红废水(浓度为200mg/L)中，在30℃下振荡吸附25min，检测脱色率和吸附量，具体结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002521341610000141
以实施例1提供的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂为例，检测膨润土/膨胀石墨复合吸附剂对于不同浓度的刚果红废水的吸附效果。具体步骤如下：将0.75g的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂加入到不同浓度的1L刚果红废水中，在30℃下振荡吸附25min，检测脱色率和吸附量，具体结果如表3所示。
表3
Figure BDA0002521341610000151
以实施例1提供的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂为例，检测在不同的振荡吸附时间下膨润土/膨胀石墨复合吸附剂对于刚果红废水的吸附效果。具体步骤如下：将0.75g的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂加入到1L刚果红废水(浓度为250mg/L)中，在30℃下振荡吸附不同的时间，检测脱色率和吸附量，具体结果如表4所示。
表4
Figure BDA0002521341610000152
从表2-表4中数据可以看出，随着膨润土/膨胀石墨复合吸附剂用量的增加，脱色率增大、吸附量下降；随着刚果红溶液浓度的增加，脱色率下降、吸附量增大后趋于稳定；随着振荡吸附时间的延长，脱色率、吸附量均呈增大趋势。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将膨润土、分散剂和预处理酸试剂混合，得到悬浊液A；
(b)将膨胀石墨与悬浊液A混合，分离，得到膨润土/膨胀石墨复合吸附剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括乙酸，优选为冰乙酸。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预处理酸试剂包括有机酸和/或无机酸；
优选地，所述有机酸包括草酸、丙酮酸或甲酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述无机酸包括盐酸、硫酸或磷酸中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述膨润土、分散剂和预处理酸试剂的质量比为(0.5-3)：(20-60)：(80-200)；
优选地，所述膨胀石墨与膨润土的质量比为1：(0.5-1.2)。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，混合的温度为15-60℃；
优选地，步骤(a)中，混合时并搅拌，搅拌的时间为5-60min，搅拌的转速为60-180r/min。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)中，混合的时间为0.5-5h，混合的温度为15-60℃；
优选地，步骤(b)中，所述分离之后还包括干燥的步骤；
优选地，步骤(b)中，干燥的温度为60-120℃，干燥的时间为2-6h。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述膨胀石墨的制备方法包括以下步骤：
将鳞片石墨、高锰酸钾和混合酸反应后，分离，得到石墨产物；
将石墨产物置于微波中膨胀，得到膨胀石墨。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述鳞片石墨、高锰酸钾和混合酸的质量比为1：(0.1-0.6)：(10-30)；
优选地，所述混合酸包括硝酸和磷酸，所述硝酸和磷酸的体积比为1：(0.5-3)；
优选地，所述反应的温度为30-60℃，反应的时间为10-80min；
优选地，所述微波的功率为650-900W，微波的时间为10-120s。
9.一种膨润土/膨胀石墨复合吸附剂，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂的制备方法制得；
其中，所述膨润土/膨胀石墨复合吸附剂中的膨润土分布在膨胀石墨的孔隙中。
10.权利要求9所述的膨润土/膨胀石墨复合吸附剂在废液处理领域中的应用。
CN202010491769.3A 2020-06-02 2020-06-02 膨润土/膨胀石墨复合吸附剂及其制备方法和应用 Active CN111589418B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010491769.3A CN111589418B (zh) 2020-06-02 2020-06-02 膨润土/膨胀石墨复合吸附剂及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010491769.3A CN111589418B (zh) 2020-06-02 2020-06-02 膨润土/膨胀石墨复合吸附剂及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111589418A true CN111589418A (zh) 2020-08-28
CN111589418B CN111589418B (zh) 2022-09-23

Family

ID=72179521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010491769.3A Active CN111589418B (zh) 2020-06-02 2020-06-02 膨润土/膨胀石墨复合吸附剂及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111589418B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116020419A (zh) * 2022-12-29 2023-04-28 唐山师范学院 磁性高效吸附剂sa@cmc@cts及其制备方法和应用

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101427674A (zh) * 2007-11-08 2009-05-13 联合国南通农药剂型开发中心 高含量水分散粒剂及制备方法
CN101601381A (zh) * 2009-07-17 2009-12-16 扬州斯培德化工有限公司 一种聚羧酸盐高分子分散剂及其制备方法与应用
CN102212339A (zh) * 2011-03-23 2011-10-12 东南大学 一种纳米定型相变材料的三元复合制备方法
EP2380850A1 (en) * 2009-01-08 2011-10-26 Hailisheng Pharmaceutical Co., Ltd Modified sodium-montmorillonite, preparing method and uses thereof
CN104475665A (zh) * 2014-10-08 2015-04-01 铜陵瑞莱科技有限公司 一种可膨胀石墨涂料及其制作方法
CN105102509A (zh) * 2013-04-10 2015-11-25 瓦克化学股份公司 制备分散体粉末的方法
CN110683815A (zh) * 2019-11-22 2020-01-14 河南东风电力工程有限公司 一种无机防火堵料
CN111040863A (zh) * 2019-12-12 2020-04-21 贵安新区瑞诚生物工程有限公司 石墨烯润滑油的制备方法、石墨烯润滑油及应用
CN111039281A (zh) * 2019-12-26 2020-04-21 中国石油大学(华东) 多孔石墨烯材料及其制备方法、电容器电极、电容器和电动装置
CN111111619A (zh) * 2019-12-26 2020-05-08 安徽遨信网络科技有限公司 一种煤化工生产过程中挥发性有机物处理用高效吸附剂
CN111135794A (zh) * 2020-01-13 2020-05-12 唐山师范学院 氧化铝改性膨胀石墨吸附剂及其制备方法和应用

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101427674A (zh) * 2007-11-08 2009-05-13 联合国南通农药剂型开发中心 高含量水分散粒剂及制备方法
EP2380850A1 (en) * 2009-01-08 2011-10-26 Hailisheng Pharmaceutical Co., Ltd Modified sodium-montmorillonite, preparing method and uses thereof
CN101601381A (zh) * 2009-07-17 2009-12-16 扬州斯培德化工有限公司 一种聚羧酸盐高分子分散剂及其制备方法与应用
CN102212339A (zh) * 2011-03-23 2011-10-12 东南大学 一种纳米定型相变材料的三元复合制备方法
CN105102509A (zh) * 2013-04-10 2015-11-25 瓦克化学股份公司 制备分散体粉末的方法
CN104475665A (zh) * 2014-10-08 2015-04-01 铜陵瑞莱科技有限公司 一种可膨胀石墨涂料及其制作方法
CN110683815A (zh) * 2019-11-22 2020-01-14 河南东风电力工程有限公司 一种无机防火堵料
CN111040863A (zh) * 2019-12-12 2020-04-21 贵安新区瑞诚生物工程有限公司 石墨烯润滑油的制备方法、石墨烯润滑油及应用
CN111039281A (zh) * 2019-12-26 2020-04-21 中国石油大学(华东) 多孔石墨烯材料及其制备方法、电容器电极、电容器和电动装置
CN111111619A (zh) * 2019-12-26 2020-05-08 安徽遨信网络科技有限公司 一种煤化工生产过程中挥发性有机物处理用高效吸附剂
CN111135794A (zh) * 2020-01-13 2020-05-12 唐山师范学院 氧化铝改性膨胀石墨吸附剂及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MYKOLA SEREDYCH,ET AL: "Surface features of exfoliated graphite/bentonite composites and their importance for ammonia adsorption", 《CARBON》 *
宋小平等: "《石油化学助剂及石油产品制造技术》", 31 October 2011, 科学技术文献出版社 *
张寒冰等: "乙酸膨润土对孔雀石绿的吸附去除", 《化工进展》 *
梅娟: "改性蒙脱石的流变特性及机理分析", 《中国优秀博硕士论文》 *
许晨红等: "溶剂对膨润土微纳米化的影响研究", 《非金属矿》 *
陈伟等: "膨润土/膨胀石墨对刚果红的吸附性能研究", 《非金属矿》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116020419A (zh) * 2022-12-29 2023-04-28 唐山师范学院 磁性高效吸附剂sa@cmc@cts及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN111589418B (zh) 2022-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015106720A1 (zh) 以生物质电厂灰为原料制备超级活性炭的方法
CN108479700A (zh) 一种用于六价铬和甲基橙共吸附的多孔炭复合材料的制备方法
CN111229157A (zh) 一种无机聚合物改性膨润土吸附材料的制备方法
CN111589418B (zh) 膨润土/膨胀石墨复合吸附剂及其制备方法和应用
CN109876774B (zh) 一种处理染料污水的吸附材料及其制备方法
CN111018037B (zh) 一种基于聚丙烯腈纳米薄膜复合物的去除水中重金属汞离子的方法
CN106378119A (zh) 一种La‑Fe/CTMAB复合改性膨润土吸附材料的制备方法
CN110841595A (zh) 一种氮掺杂石墨化碳材料的制备方法及应用
CN114853113A (zh) 一种利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂降解水体中抗生素的方法
CN112958041A (zh) 一种核壳结构纳米复合树脂、制备方法及在电镀废水处理中的应用
CN109879267B (zh) 一种纳米多孔碳材料的制备方法
CN111135794A (zh) 氧化铝改性膨胀石墨吸附剂及其制备方法和应用
CN111229184B (zh) 一种可控硅源修饰的介微双孔吸附剂及其制备方法和应用
CN112387251B (zh) 一种含铁螯合剂内嵌的mof材料、合成方法及应用
CN114210311A (zh) 一种锗吸附剂、制备方法、及回收锗的方法
CN113247985A (zh) 一种含tbbpa污水处理方法、多孔碳微球材料及制备方法
CN109482133B (zh) 一种利用Hummers法的废液制备吸附材料的方法
CN112978758A (zh) 一种利用天然斜发沸石制备Na-P型沸石的方法
CN113499755A (zh) 一种mof型芳烃吸附剂的制备方法
CN116116374B (zh) 一种La2O3/BNNFs复合吸附剂的制备方法及其应用
CN117165790B (zh) 一种TiO2/P/C电极材料及其制备方法和应用
CN116351380B (zh) 一种低成本层状锂离子筛及其制备方法和应用
CN109019751B (zh) 一种有机废液吸附处理方法
CN116603513B (zh) 一种固态胺吸附剂及其制备方法
CN110237826B (zh) 一种用于去除重金属的无机多孔材料及其制备和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant