改性膨润土的制备方法、改性膨润土及其应用技术

本发明专利技术实施例涉及材料吸附领域，公开了一种改性膨润土的制备方法，其包括以下步骤：将膨润土溶液与碳酸根型水滑石溶液混合均匀；放置于高压反应釜中，90～190℃反应4～8小时；将反应得到的固体进行洗涤至中性；并在40～80℃干燥，得到改性膨润土。本发明专利技术实施例中的碳酸根型水滑石溶液可以增加膨润土的比表面积以及吸附位点，增大了膨润土的比表面积和层间距离，进而提高对重金属离子及染料的吸附能力。

【技术实现步骤摘要】
改性膨润土的制备方法、改性膨润土及其应用
本专利技术实施例涉及材料吸附领域，特别涉及改性膨润土领域。
技术介绍
目前常用的吸附材料有矿物材料、活性炭、碳纳米管、生物质吸附材料，但是活性炭、碳纳米管的制备条件严格，价格昂贵；生物质吸附材料虽然环保，但吸附能力较弱，且来源有限；矿物材料因其价格便宜，来源广泛而受到运用。针对矿物材料进行改性的研究较为广泛，但存在制备条件严格的问题。另外，由于现有吸附材料大多是物理或者化学吸附，吸附是污染物与吸附材料表面的吸附位点结合，吸附位点有限，所以现有吸附材料存在吸附能力有限等缺点。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种改性膨润土的制备方法、改性膨润土及其应用，使得改性膨润土的制备更简便，并且还提高了改性膨润土的吸附能力。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供了一种改性膨润土的制备方法，包括以下步骤：将膨润土溶液与碳酸根型水滑石溶液混合均匀；放置于高压反应釜中，90～190℃反应4～8小时；将反应得到的固体进行洗涤至中性；并在40～80℃干燥，得到改性膨润土。优选地，碳酸根型水滑石溶液为碳酸根型镁铝水滑石溶液。优选地，碳酸根型镁铝水滑石溶液的制备方法如下：将0.003molMg(NO3)2·6H2O与0.001molAl(NO3)3·9H2O分散在去离子水中，加入0.015mol尿素，混合均匀，得到碳酸根型镁铝水滑石溶液。优选地，碳酸根型镁铝水滑石溶液中镁离子与铝离子的摩尔比为2:1～4:1。优选地，碳酸根型镁铝水滑石溶液中镁离子与铝离子的摩尔比为3:1。优选地，膨润土溶液的制备方法如下：将钠基膨润土加入0.05mol/L的H2SO4溶液中，在100℃回流6h，冷却至室温，抽滤，洗涤至中性，60℃干燥12h得到酸化膨润土，再取0.125g的酸化膨润土分散在15ml去离子水中。本专利技术的实施例还提供了一种改性膨润土在吸附重金属离子或染料的应用。优选地，重金属离子包括镉离子、铅离子，所述染料包括甲基蓝。本专利技术的实施例还提供了一种改性膨润土，改性膨润土的制备方法包括以下步骤：将膨润土溶液与碳酸根型水滑石溶液混合均匀；放置于高压反应釜中，90～190℃反应4～8小时；将反应得到的固体进行洗涤至中性；并在40～80℃干燥，得到改性膨润土。本专利技术实施例相对于现有技术而言，碳酸根型水滑石溶液可以增加膨润土的比表面积以及吸附位点，增大了膨润土的比表面积和层间距离，进而提高对重金属离子及染料的吸附。附图说明一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。图1是本专利技术实施例3中未处理的膨润土、酸化处理膨润土以及改性膨润土比表面积曲线图；图2是本专利技术实施例3中未处理的膨润土、酸化处理膨润土以及改性膨润土X射线衍射曲线图；图3是本专利技术实施例5中镉离子在改性膨润土的吸附动力学及其拟合拟二级模型曲线；图4是本专利技术实施例5中铅离子在改性膨润土的吸附动力学及其拟合拟二级模型曲线；图5是本专利技术实施例5中甲基蓝在改性膨润土的吸附动力学及其拟合拟二级模型曲线。具体实施例为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。实施例1一种改性膨润土的制备方法，包括以下步骤：将膨润土溶液与碳酸根型水滑石溶液混合均匀；放置于高压反应釜中，90℃反应4小时；将反应得到的固体进行洗涤至中性；并在40℃干燥，得到改性膨润土。优选地，本实施例中的碳酸根型水滑石溶液为碳酸根型镁铝水滑石溶液，需要说明的是，碳酸根型水滑石溶液也可以是其他金属类水滑石溶液，比如锌铁、锌铬类水滑石溶液，本实施例在此不做限定。进一步地，碳酸根型镁铝水滑石溶液的制备方法如下：将0.003molMg(NO3)2·6H2O与0.001molAl(NO3)3·9H2O分散在去离子水中，加入0.015mol尿素，混合均匀，得到碳酸根型镁铝水滑石溶液。需要说明的是，尿素可以在高温下分解，为水滑石的制备提供碱性环境，控制pH以及水滑石中碳酸根离子的产生量。优选地，碳酸根型镁铝水滑石溶液中镁离子与铝离子的摩尔比为2:1～4:1。进一步优选地，本实施例中的碳酸根型镁铝水滑石溶液中镁离子与铝离子的摩尔比为3:1。另外，膨润土溶液的制备方法如下：将钠基膨润土加入0.05mol/L的H2SO4溶液中，在100℃回流6h，冷却至室温，抽滤，洗涤至中性，60℃干燥12h,得到酸化膨润土，再取0.125g的酸化膨润土分散在15ml去离子水中。这里需要说明的是，去离子水是经过重蒸获得，杂质含量降低，是实验室配制溶液、清洗玻璃器皿的常用水。值得一提的是，本实施例涉及到的膨润土、碳酸根型水滑石等反应物属于市场上比较常见的物品，都可以通过购买得到。需要说明的是，本实施例中的膨润土是以蒙脱石为主要成分的粘土矿物，蒙脱石的晶体结构是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体构成的2:1型层状硅酸盐。类质同像现象的存在，使得硅氧四面体中的Si4+可被Al3+、Fe3+置换，铝氧八面体中的Al3+可被Mg2+、Fe2+等阳离子置换。由于蒙脱石的晶体结构呈负电性，为保持电价平衡，蒙脱石晶胞会吸收可交换性阳离子(H+、Li+、Na+、K+等)，置于结构单元层间，这使得蒙脱石的层间域具有一定交换性能和吸附特征。碳酸根型水滑石为层状双金属氢氧化物，其层板由于同晶置换而有多于正电荷，呈正电性，层间吸附负离子而使碳酸根型水滑石结构更加稳定，碳酸根型水滑石结构具有可控性。与现有技术相比，本实施例制得的改性膨润土大大增加了膨润土的比表面积以及吸附位点，进而提高改性膨润土对重金属离子及染料的吸附。实施例2一种改性膨润土的制备方法，包括以下步骤：将膨润土溶液与碳酸根型水滑石溶液混合均匀；放置于高压反应釜中，190℃反应8小时；将反应得到的固体进行洗涤至中性；并在80℃干燥，得到改性膨润土。需要说明的是，实施例2中的其他步骤等同与实施例1。实施例3一种改性膨润土的制备方法，包括以下步骤：将膨润土溶液与碳酸根型水滑石溶液混合均匀；放置于高压反应釜中，140℃反应6小时；将反应得到的固体进行洗涤至中性；并在60℃干燥，得到改性膨润土。需要说明的是，实施例3中的其他步骤等同与实施例1。实施例4对实施例3中的膨润土溶液进行酸化，得到酸化膨润土；1、检测酸化膨润土、实施例3中的膨润土、改性膨润土的比表面积，具体可见图1，通过图1可以发现，改性膨润土的比表面积大大增大，为吸附容量的增加提供理论依据，即层间距增大吸附位点增多，因而吸附容量增大。2、检测酸化膨润土、实施例3中的膨润土、改性膨润土的X射线衍射，具体可见图2，通过图2可以发现，改性膨润土含有水滑石和膨润土特征峰，说明改性成功，并且增加了新的峰，新峰的出现说明层间距大大增加，为吸附容量的增加提供理论依据，即层间距增大吸附位点增多，因而吸附容量增大。需要注意的是，附图中的OB：膨润土；Be本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性膨润土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将膨润土溶液与碳酸根型水滑石溶液混合均匀；放置于高压反应釜中，90～190℃反应4～8小时；将反应得到的固体进行洗涤至中性；并在40～80℃干燥，得到改性膨润土。

【技术特征摘要】
1.一种改性膨润土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将膨润土溶液与碳酸根型水滑石溶液混合均匀；放置于高压反应釜中，90～190℃反应4～8小时；将反应得到的固体进行洗涤至中性；并在40～80℃干燥，得到改性膨润土。2.根据权利要求1所述的改性膨润土的制备方法，其特征在于，所述碳酸根型水滑石溶液为碳酸根型镁铝水滑石溶液。3.根据权利要求2所述的改性膨润土的制备方法，其特征在于，所述碳酸根型镁铝水滑石溶液的制备方法如下：将0.003molMg(NO3)2·6H2O与0001molAl(NO3)3·9H2O分散在去离子水中，加入0.015mol尿素，混合均匀，得到碳酸根型镁铝水滑石溶液。4.根据权利要求2所述的改性膨润土的制备方法，其特征在于，所述碳酸根型镁铝水滑石溶液中镁离子与铝离子的摩尔比为2:1～4:1。5.根据权利要求4所述的改性膨润土的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴莉莉，陈宇，彭敬东，王飞飞，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50