一种复合改性膨润土制造技术

一种复合改性膨润土，成分及含量为：磺化硫杂杯[4]芳烃4.23～10.4wt%，十六烷基三甲基溴化铵1.69～10.35wt%和钙基膨润土79.25～94.08wt%。其制备方法：1、称取钙基膨润土，干燥4小时过目筛后待用；2、称取十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，超声振荡得到十六烷基三甲基溴化铵水溶液；3、将上述干燥过筛后的膨润土加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液中搅拌；4、加入磺化硫杂杯[4]芳烃，搅拌，过滤分离，清水冲洗，干燥，即得到复合改性膨润土。本发明专利技术能在碱金属和碱土金属共存条件下，实现对水中重金属的选择性去除，其对水中低浓度的重金属也有较好的吸附效果。

【技术实现步骤摘要】
一种复合改性膨润土
本专利技术涉及一种复合改性膨润土。
技术介绍
随着工农业的快速发展，大量工业化学物质被排入到江河湖海等水体中，对水体环境造成了严重污染，并日益危及到民众的身体健康。目前水污染治理问题已成为我国政府亟待解决的重要问题之一。 现有的污水处理常用方法有物理化学法、化学法和生化法，但这些方法工艺复杂、成本较高且效率较低。研宄表明利用吸附材料(如活性碳，膨润土和分子筛等)吸附污水中的污染物，是解决水环境污染的一种高效便捷的处理方法。膨润土是一种由纳米级颗粒组成的层状铝硅酸盐粘土矿物，具有特殊的吸水膨胀性和离子交换性能，比表面积大、层间距可控。由于其独特的结构效应，膨润土对环境污染物具有较强的吸附能力，并可循环再生、重复使用，因而在污水处理领域有着广泛的应用前景。膨润土可分为钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土等，其吸附去除水中污染物的途径主要有以下几种:一是表面吸附，其吸附容量和表面积、孔容有关；二是表面络合，其吸附容量与膨润土表面S1-O/Al-O基的数量及其与被吸附物的键合能力有关；三是层间阳离子交换，其吸附容量与阳离子交换容量(CEC)有关；四是层间有机相分配，其吸附容量与膨润土内的有机质含量有关。虽然膨润土已具有较好的污染物吸附性能，但在某些特殊环境条件下，其对污染物的吸附能力还有待提高。如膨润土没有选择性吸附能力，当碱金属或碱土金属等这些无害金属离子共存条件下，其对水中重金属的选择性吸附能力有限；另外当水中重金属浓度较低是，其吸附效果也不理想。因此，需要对膨润土进行改性处理，以提高其吸附能力。改性膨润土的常用方法:一是利用表面活性剂或有机分子对膨润土进行有机化改性，增加其有机碳含量，使其表面亲水性或疏水性改变，以增强其对某类污染物的吸附能力；其次是利用其间层易膨胀性，在层间引入其他大分子结构的聚合物，增大膨润土片层结构之间的距离，这样既扩大了层间储容空间，又增大了比表面积，从而增加对污染物的吸附容量；此外，酸活化、热活化也是简单和有效的膨润土改性方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种复合改性膨润土。该改性膨润土能在碱金属和碱土金属共存条件下，实现对水中重金属的选择性去除，其对水中低浓度的重金属也有较好的吸附效果。 本专利技术提供的一种复合改性膨润土，包括磺化硫杂杯[4]芳烃、十六烷基三甲基溴化铵和钙基膨润土，其含量以重量百分比计为:磺化硫杂杯[4]芳烃4.23?10.4wt%,十六烷基三甲基溴化铵1.69?10.35wt%和钙基膨润土 79.25?94.08wt%。其制备方法为: 1.称取重量百分比为79.25?94.08wt%的钙基膨润土，50 °C下干燥4小时，过100-200目筛后待用。 2.称取重量百分比为1.69?10.35wt%的十六烷基三甲基溴化铵，将其溶于200毫升去离子水中，超声振荡I小时，得到十六烷基三甲基溴化铵水溶液。 3.将上述干燥过筛后的膨润土加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，在25°C下搅拌24小时。 4.然后加入重量百分比为4.23?10.4wt%的磺化硫杂杯[4]芳烃，在25°C下搅拌24小时，最后过滤分离，清水冲洗3次，50°C下干燥4小时，即得到复合改性膨润土。 本专利技术中关键的活性组分是磺化硫杂杯[4]芳烃，英文简称TCAS，它是由四个磺酸苯酚单元通过桥联硫原子在酚羟基邻位连接而构成的一种环状低聚物，其分子下沿空腔能凭借酚羟氧与桥联硫原子的协同配位作用，选择性地络合Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+和Ni 2+等软酸类重金属离子(软硬酸碱理论)，而对于K+、Na+、Ca2+、Mg2+等硬酸类碱金属和碱土金属离子没有结合作用。因此，采用经磺化硫杂杯[4]芳烃对膨润土进行表面改性，将使其具备在碱金属和碱土金属共存条件下，对水中重金属的选择性去除能力。然后由于钙基膨润土本身带负电性，而磺化硫杂杯[4]芳烃也显负电性，两者难以相互结合，需要对膨润土做分步骤复合改性处理。因此，本专利技术先采用正电性的十六烷基三甲基溴化铵先对钙基膨润土表面进行改性，使膨润土表面带正电性，然后再用磺化硫杂杯[4]芳烃对其进行改性处理。 本专利技术的优点是膨润土的改性方法简单，改性后的膨润土能在碱金属和碱土金属共存条件下，实现对水中重金属的选择性去除，其对水中低浓度的重金属也有较好的吸附效果。 【附图说明】 图1为改性膨润土与未改性膨润土对低浓度铜离子的去除效果对比图。 图2为改性膨润土与未改性膨润土对低浓度铅离子的去除效果对比图。 图3为其它金属离子共存条件下改性膨润土对重金属的去除效果。 【具体实施方式】 实施例1一种复合改性膨润土，包括磺化硫杂杯[4]芳烃、十六烷基三甲基溴化铵和钙基膨润土，其含量为:磺化硫杂杯[4]芳烃4.23克，十六烷基三甲基溴化铵1.69克和钙基膨润土94.08克。其制备方法为:1.称取94.08克钙基膨润土，50°C下干燥4小时，过100-200目筛后待用。 2.称取1.69克十六烷基三甲基溴化铵，将其溶于200毫升去离子水中，超声振荡I小时，得到十六烷基三甲基溴化铵水溶液。 3.将上述干燥过筛后的膨润土加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，在25°C下搅拌24小时。 4.然后加入4.23克磺化硫杂杯[4]芳烃，在25°C下搅拌24小时，最后过滤分离，清水冲洗3次，50°C下干燥4小时，即得到复合改性膨润土。 图1?3为实施例1所制得的改性膨润土与未改性膨润土去除重金属的效果图。从图1和图2中可以看出，改性膨润土的重金属去除效果相对于未改性膨润土有较大幅度的提升，并且提升的幅度随着重金属浓度的降低而显著加大，说明改性膨润土具备对低浓度重金属的较好去除效果。图3可以看出，在K+、Na+、Ca2+、Mg2+等碱金属和碱土金属共存条件下，改性膨润土对Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+四种重金属都有很强的去除效果，去除率都超过90%，而其对K+、Na+、Ca2+、Mg2+等的去除效果不到20%，说明改性膨润土具备了对重金属的选择性吸附去除能力。 实施例2一种复合改性膨润土，包括磺化硫杂杯[4]芳烃、十六烷基三甲基溴化铵和钙基膨润土，其含量为:磺化硫杂杯[4]芳烃10.4克，十六烷基三甲基溴化铵10.35克和钙基膨润土79.25克。其制备方法为:1.称取79.25克钙基膨润土，50°C下干燥4小时，过100-200目筛后待用。 2.称取10.35克十六烷基三甲基溴化铵，将其溶于200毫升去离子水中，超声振荡I小时，得到十六烷基三甲基溴化铵水溶液。 3.将上述干燥过筛后的膨润土加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，在25°C下搅拌24小时。 4.然后加入10.4克磺化硫杂杯[4]芳烃，在25°C下搅拌24小时，最后过滤分离，清水冲洗3次，50°C下干燥4小时，即得到复合改性膨润土。 实施例3一种复合改性膨润土，包括磺化硫杂杯[4]芳烃、十六烷基三甲基溴化铵和钙基膨润土，其含量为:磺化硫杂杯[4]芳烃7克，十六烷基三甲基溴化铵5克和钙基膨润土 88克。其制备方法为:1.称取88克钙基膨润土，50°C下干燥4小时，过100-200目筛后待用。 2.称取5克十六烷基三甲基溴化铵，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合改性膨润土，包括磺化硫杂杯[4]芳烃、十六烷基三甲基溴化铵和钙基膨润土，其特征是：其含量以重量百分比计为：磺化硫杂杯[4]芳烃4.23～10.4wt%，十六烷基三甲基溴化铵1.69～10.35wt%和钙基膨润土79.25～94.08wt%。

【技术特征摘要】
1.一种复合改性膨润土，包括磺化硫杂杯[4]芳烃、十六烷基三甲基溴化铵和钙基膨润土，其特征是:其含量以重量百分比计为:磺化硫杂杯[4]芳烃4.23?10.4wt%，十六烷基三甲基溴化铵1.69?10.35wt%和钙基膨润土 79.25?94.08wt%。2.根据权利要求1所述的一种复合改性膨润土，其特征是:其制备方法依次包括:(I)、称取重量百分比为79.25?94.08wt%的钙基膨润土，50 °C下干燥4小时，过100-200...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓钧，何苗苗，宋雪英，李玉双，
申请(专利权)人：沈阳大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21