CN112007607A - 一种水处理用膨润土矿物凝胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水处理用膨润土矿物凝胶及其制备方法，将膨润土原矿粉分散制浆再通过钠化剂改性和分散剂进行离心分级，选取浆料上层悬浮液，再将制备好的多电荷羟基铝溶液加入浆料上层悬浮液中压滤干燥煅烧制成柱撑膨润土，再磨粉高速混合，加入硅烷偶联剂后制成水处理用膨润土矿物凝胶，经过冷却后包装成品。通过本发明制备的水处理用膨润土矿物凝胶能够提高膨润土与油漆粒子的结合力。
Description
技术领域
本发明涉及了漆雾水帘幕处理领域，具体的是一种水处理用膨润土矿物凝胶及其制备方法。
背景技术
在现阶段工业喷漆中，喷涂用量日益增加，通常会有很多涂料不能覆盖工件上而成为过喷油漆。这些过喷油漆会在喷房循环系统的管线、墙壁和循环泵上附着，并造成喷房循环水系统污浊及微生物滋生，影响生产的正常进行，更有可能使油漆直接排放到大气中，对人体和环境造成危害。据调查发现，在喷漆的过程中，通常会产生大量的喷雾微粒和大量的VOC(挥发性有机物)。这些物质与气体都具有很强的毒性，除污染环境之外，还对人体的神经、肝脏、肾脏等部位产生毒害作用，造成人体代谢的紊乱。尤其是苯、甲苯等毒性较强的气体，一旦被吸收到工人的身体中，可能会损害人体的心血管系统，诱发内分泌系统、造血系统疾病。据报道，人体如果在短期时间内吸入的苯蒸汽浓度达到1500mg/m3，可能会导致人们患上再生障碍贫血。而如果长期吸入低浓度的苯蒸气，也会出现恶心、呕吐甚至意识模糊等症状，严重的甚至会诱发白血病，对人们的身体健康造成极为严重的影响。除此之外，还有部门废气会对人们的支气管、喉、视网膜等造成损害，导致大量喷漆工人视力下降，以及出现一些呼吸道疾病。
针对过喷的油漆，大多厂家采用水帘幕的处理方式净化漆雾。水帘净化法主要是借助水帘过滤器，通过多级水帘器的阻挡作用，将漆雾拦截在水中，减少漆雾室内的漆雾量。而部分进入到漆雾室中的漆雾，与水幕相遇时，也会被冲刷到水箱中，通过水泵及溢水槽的共同作用，最终形成水幕。
在水帘净化法中常使用降黏剂和絮凝剂作为水处理剂。降黏剂将黏度很大的油漆降低粘度并分散成没有黏性的漆渣，再通过漆雾絮凝剂将漆渣絮凝在一起，易于清除打捞。膨润土作为天然纳米矿物，比表面积大，在水中易分散成纳米级薄片。膨润土二八面体和三八面体中的晶格置换使层间带有可交换的阳离子，可与带电荷的漆雾粒子反应，明显降低其黏度。
天然膨润土虽然具有纳米结构，但天然膨润土亲水疏油，对油漆粒子的吸附能力不强，与油性漆雾之间结合力不强，在处理过程效率并不高。因此要对膨润土进行改性，以提高对漆雾的处理效率。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种水处理用膨润土矿物凝胶的制备方法，提高膨润土与油漆粒子的结合力。
本申请实施例公开了：一种水处理用膨润土矿物凝胶的制备方法，包括以下步骤，
(1)取100-200g膨润土原矿粉加入盛有500-1500g蒸馏水的容器中分散制成浆料；
(2)在步骤(1)中的浆料加入无机改性剂和分散剂，搅拌0.5-2h呈糊状后，离心分级，取浆料上层悬浮液；
(3)将碳酸钠溶液缓慢滴入一定温度下的氯化铝溶液中，滴定完成后，保温，陈化一段时间，制备成多电荷羟基铝溶液；
(4)将多电荷羟基铝溶液滴入步骤(2)的浆料上层悬浮液中，并进行搅拌后，压滤干燥，再高温煅烧0.5-1h，制成柱撑膨润土，磨粉至200-300目；
(5)将柱撑膨润土在高速混合机中高速混合，再加入2-6.2g乙二醇溶液进行混合，制成水处理膨润土矿物凝胶，再冷却包装。
优选的，所述无机改性剂中的无机改性物质含量为2-8g，所述分散剂中的分散物质含量为0.02-0.4g。
优选的，所述无机改性物质为碳酸钠，氟化钠，硫酸钠或草酸钠中的一种或两种及以上的组合；所述分散物质为焦磷酸钠或六偏磷酸钠，或两者组合。
优选的，所述步骤(3)中所述碳酸钠溶液的碳酸钠含量为15-25g，所述氯化铝溶液中氯化铝含量为5-12g。
优选的，所述步骤(5)中乙二醇溶液含有0.8-1.5g硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为KH-550或KH-570。
本发明还公开了一种由上述制备方法制成的水处理用膨润土矿物凝胶。
本发明的有益效果如下：本发明采用羟基铝多电荷离子改性膨润土，后经高温煅烧后形成稳定结构，提高膨润土的比表面积，增加吸附量。再经过硅烷偶联剂表面改性包裹，以提高对有机类油漆的亲和力，更能扑捉游离的油漆粒子，使得所述水处理膨润土矿物凝胶比表面积比天然膨润土提高了近80％，对水中油漆粒子的处理效率达到97％，相比纯天然膨润土的60％左右的处理率，效果提升明显，保障喷漆工人的身体健康。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，作详细说明如下。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
称取100g的膨润土原矿粉于500mL烧杯中，加入2g碳酸钠和0.03g六偏磷酸钠，加入600g蒸馏水，电动搅拌2h，反应完成后，样品呈糊状，离心分级，取浆料上层悬浮液；
将15g碳酸钠溶于100g水中，溶解后慢慢滴入氯化铝含量为8g的溶液中，60℃中搅拌半小时，后陈化24小时，制备多电荷羟基铝溶液；
将制备的多电荷羟基铝溶液缓慢滴入上述膨润土的浆料上层悬浮液中，搅拌半小时，压滤干燥后600℃煅烧30分钟，制成柱撑膨润土，磨粉至200目；
将柱撑膨润土粉体置于高速混合机中，高速混合至100℃左右，滴入含有0.8g硅烷偶联剂KH-550的乙二醇溶液2.8g，混合40分钟后，制成水处理膨润土矿物凝胶，再降温包装。
结果分析：制备的水处理膨润土矿物凝胶比天然膨润土比表面积提高30％，对油漆粒子吸附处理效率提高了20％。
实施例2：
称取150g的膨润土原矿粉于500mL烧杯中，加入4g碳酸钠和0.06g六偏磷酸钠，加入700g蒸馏水，电动搅拌1h，反应完成后，样品呈糊状，离心分级，取浆料上层悬浮液；
将18g碳酸钠溶于100g水中，溶解后慢慢滴入氯化铝含量为10g的溶液中，65℃中搅拌半小时，后陈化24小时，制备多电荷羟基铝溶液；
将制备的多电荷羟基铝溶液缓慢滴入上述膨润土的浆料上层悬浮液中，搅拌半小时，压滤干燥后650℃煅烧30分钟，制成柱撑膨润土，磨粉至200目；
将柱撑膨润土粉体置于高速混合机中，高速混合至105℃左右，滴入含有1g硅烷偶联剂KH-570的乙二醇溶液3.2g，混合40分钟后，制成水处理膨润土矿物凝胶，再降温包装。
结果分析：制备的水处理膨润土矿物凝胶比天然膨润土比表面积提高35％，对油漆粒子吸附处理效率提高了37％。
实施例3：
称取150g的膨润土原矿粉于500mL烧杯中，加入5g碳酸钠和0.08g六偏磷酸钠，加入700g蒸馏水，电动搅拌1h，反应完成后，样品呈糊状，离心分级，取浆料上层悬浮液；
将20g碳酸钠溶于100g水中，溶解后慢慢滴入氯化铝含量为12g的溶液中，65℃中搅拌半小时，后陈化24小时，制备多电荷羟基铝溶液；
将制备的多电荷羟基铝溶液缓慢滴入上述膨润土的浆料上层悬浮液中，搅拌半小时，压滤干燥后650℃煅烧30分钟，制成柱撑膨润土，磨粉至200目；
将柱撑膨润土粉体置于高速混合机中，高速混合至105℃左右，滴入含有1.5g硅烷偶联剂KH-550的乙二醇溶液5g，混合40分钟后，制成水处理膨润土矿物凝胶，再降温包装。
结果分析：制备的水处理膨润土矿物凝胶比天然膨润土比表面积提高47％，对油漆粒子吸附处理效率提高了50％。
实施例4：
称取150g的膨润土原矿粉于500mL烧杯中，加入5.2g碳酸钠和0.08g六偏磷酸钠，加入1000g蒸馏水，电动搅拌1h，反应完成后，样品呈糊状，离心分级，取浆料上层悬浮液；
将16g碳酸钠溶于100g水中，溶解后慢慢滴入氯化铝含量为6g的溶液中，70℃中搅拌半小时，后陈化24小时，制备多电荷羟基铝溶液；
将制备的多电荷羟基铝溶液缓慢滴入上述膨润土的浆料上层悬浮液中，搅拌半小时，压滤干燥后650℃煅烧40分钟，制成柱撑膨润土，磨粉至300目；
将柱撑膨润土粉体置于高速混合机中，高速混合至105℃左右，滴入含有0.8g硅烷偶联剂KH-570的乙二醇溶液3.8g，混合40分钟后，制成水处理膨润土矿物凝胶，再降温包装。
结果分析：制备的水处理膨润土矿物凝胶比天然膨润土比表面积提高80％，对油漆粒子吸附处理效率提高了60％。
实施例5：
称取200g的膨润土原矿粉于500mL烧杯中，加入8g碳酸钠和0.08g六偏磷酸钠，加入1300g蒸馏水，电动搅拌1h，反应完成后，样品呈糊状，离心分级，取浆料上层悬浮液；
将25g碳酸钠溶于100g水中，溶解后慢慢滴入氯化铝含量为12g的溶液中，65℃中搅拌半小时，后陈化24小时，制备多电荷羟基铝溶液；
将制备的多电荷羟基铝溶液缓慢滴入上述膨润土的浆料上层悬浮液中，搅拌半小时，压滤干燥后550℃煅烧30分钟，制成柱撑膨润土，磨粉至200目；
将柱撑膨润土粉体置于高速混合机中，高速混合至105℃左右，滴入含有1g硅烷偶联剂KH-550的乙二醇溶液6.2g，混合40分钟后，制成水处理膨润土矿物凝胶，再降温包装。
结果分析：制备的水处理膨润土矿物凝胶比天然膨润土比表面积提高21％，对油漆粒子吸附处理效率提高了18％。
Claims (9)
1.一种水处理用膨润土矿物凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
(1)取100-200g膨润土原矿粉加入盛有500-1500g蒸馏水的容器中分散制成浆料；
(2)在步骤(1)中的浆料加入无机改性剂和分散剂，搅拌0.5-2h呈糊状后，离心分级，取浆料上层悬浮液；
(3)将碳酸钠溶液缓慢滴入氯化铝溶液中，滴定完成后，保温，陈化，制备成多电荷羟基铝溶液；
(4)将多电荷羟基铝溶液滴入步骤(2)的浆料上层悬浮液中，并进行搅拌后，压滤干燥，再高温煅烧0.5-1h，制成柱撑膨润土，磨粉至200-300目；
(5)将柱撑膨润土在高速混合机中高速混合，再加入2-6.2g乙二醇溶液进行混合，制成水处理膨润土矿物凝胶，再冷却包装。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机改性剂中的无机改性物质含量为2-8g，所述分散剂中的分散物质含量为0.02-0.4g。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述无机改性物质为碳酸钠，氟化钠，硫酸钠或草酸钠中的一种或两种及以上的组合。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述分散物质为焦磷酸钠或六偏磷酸钠，或两者组合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述碳酸钠溶液的碳酸钠含量为15-25g，所述氯化铝溶液中氯化铝含量为5-12g。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中乙二醇溶液含有0.8-1.5g硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH-550或KH-570。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中煅烧的温度范围为550℃-650℃。
9.一种水处理用膨润土矿物凝胶，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的制备方法制成。
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