一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于矿物材料技术及重金属治理技术领域，公开了一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料及其制备方法与应用。所述二巯基丙醇改性粘土矿物材料的制备方法包括如下步骤：(1)将粘土矿物加入无水乙醇中配制成悬浮液，将悬浮液进行超声分散处理；(2)在悬浮液中加入二巯基丙醇，混合均匀后调节pH值至酸性，然后回流反应，得到改性产物溶液；(3)将改性产物溶液离心，离心所得沉淀洗涤至中性，然后干燥，研磨过筛得到二巯基丙醇改性粘土矿物材料。所述二巯基丙醇改性粘土矿物材料可作为重金属废水治理的吸附剂，具有以下优点：材料用量少，吸附平衡时间较短，对Hg(Ⅱ)的吸附效果有较大的提高，适于对废水中Hg(Ⅱ)的高效去除。

【技术实现步骤摘要】
一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料及其制备方法与应用
本专利技术属于矿物材料技术及重金属治理
，具体涉及一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料及其制备方法与其在重金属治理方面的应用。
技术介绍
随着工业化进程和人口的不断增加，由各种因素引起的水污染亦日趋严重，尤其是重金属污染，已成为世界性的环境治理难题。重金属是一类危害特别严重的污染物，其中汞的毒性最大，被人们称为“五毒”之首。燃烧煤、石油等化石燃料以及金属冶炼、电器行业等行业废水的排放都向大气和水环境中排放了大量的汞，汞进入环境或生态系统后会存留、转移和富集，通过与蛋白质的疏基的结合，对人类的健康造成巨大的危害。汞作为一种剧毒、高挥发性、在生物体内易于沉积且滞留时间长的物质，在环保领域越来越受到重视。对于含汞废水，常用的处理方法有化学沉淀法、混凝法、离子交换法和吸附法等。每种方法各有优劣,其中吸附法因操作简单、成本低廉、去除效果好、吸附剂可以循环使用等优点在重金属废水处理中得以广泛应用。吸附法处理的效果与吸附剂的性能有很大的关系。蒙脱石、蛭石等粘土矿物是一种层状铝硅酸盐矿物，层间域中含有水分子和可交换的阳离子，具有良好的阳离子交换性和吸附性。粘土矿物具有储量丰富、价格低廉、较高的比表面积和环境友好性等特点，作为一种良好的吸附材料在废水处理中得到了广泛的应用。近年来出现的对粘土矿物有机改性的报道和专利主要集中于表面活性剂对粘土矿物的插层改性。传统的有机改性的粘土矿物研究在环境治理与修复方面的使用并不令人满意。首先，有机改性采用的多为具有较大生物毒性的阳离子型表面活性剂，有一定的环境危害性。其次，有机改性后材料的疏水性增强，吸附有机污染物的能力增大，但对重金属的吸附效果不够理想。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料的制备方法；本专利技术的另一目的在于提供上述制备方法得到的二巯基丙醇改性粘土矿物材料，其具有吸附效果好、速度快及成本低廉的优点；本专利技术的再一目的在于提供上述二巯基丙醇改性粘土矿物材料在重金属废水治理
的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将粘土矿物加入无水乙醇中配制成悬浮液，将悬浮液进行超声分散处理；因二巯基丙醇水溶液不稳定，易分解，且二巯基丙醇极易溶于甲醇、乙醇、苯甲酸和植物油，出于安全性和可操作性考虑，采用无水乙醇做溶剂；(2)在超声分散处理后的悬浮液中加入改性剂二巯基丙醇，混合均匀后调节pH值至酸性，然后回流反应，得到改性产物溶液；(3)将所得改性产物溶液进行离心，离心所得沉淀洗涤至中性，然后干燥，研磨过筛得到所述二巯基丙醇改性粘土矿物材料。优选的，步骤(1)所述粘土矿物为蒙脱石或蛭石中的一种；优选的，步骤(1)所述粘土矿物由粘土矿物原土经沉淀法进行提纯，干燥后研磨过200目筛制得；优选的，步骤(1)所述悬浮液中粘土矿物的质量分数为2％～10％；优选的，步骤(1)所述超声分散处理的温度为55～60℃，处理时间为10～20min；优选的，步骤(2)所述二巯基丙醇按照其摩尔量与步骤(1)所述粘土矿物质量的比例为n二巯基丙醇：m粘土矿物＝0.8～2.6mmol/g进行投加：优选的，步骤(2)所述调节pH值至酸性为调节pH值至1～4；优选的，步骤(2)所述回流反应为在80℃～90℃条件下回流18～20h；优选的，步骤(3)所述离心为在4000rpm转速下离心5～10min；优选的，步骤(3)所述洗涤采用无水乙醇进行洗涤；优选的，步骤(3)所述干燥为在60～65℃下真空干燥20～24h。根据上述制备方法可得到一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料。所述二巯基丙醇改性粘土矿物材料可应用于重金属废水治理
；优选的，所述二巯基丙醇改性粘土矿物材料作为吸附剂用于汞污染废水治理
本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)本专利技术所制备的二巯基丙醇改性粘土矿物材料可用于吸附重金属离子Hg(Ⅱ)，用量少，吸附容量大，吸附速率快，能较快地对Hg(Ⅱ)进行去除，适合用于水中有毒有害的重金属离子Hg(Ⅱ)的处理，应用前景广阔。(2)本专利技术使用天然粘土矿物作为载体，来源广泛，具有无毒、成本低廉、过程容易控制、制备的材料性能良好的特点。(3)本专利技术所述方法的制备过程简单，投资少，无需特殊专用设备，利于对粘土矿物的有效利用。附图说明图1为实施例1制备的二巯基丙醇改性蛭石材料和蛭石原矿的红外图谱；其中，曲线a是蛭石原矿的红外图谱，曲线b是实施例1制备的二巯基丙醇改性蛭石材料的红外图谱。图2为不同pH值下二巯基丙醇改性蛭石材料及蛭石原矿对Hg(Ⅱ)的吸附曲线图；其中，曲线a是蛭石原矿的吸附曲线，曲线b是二巯基丙醇改性蛭石材料的吸附曲线。图3为不同时间内二巯基丙醇改性蛭石材料及蛭石原矿对Hg(Ⅱ)的吸附曲线图；其中，曲线a是蛭石原矿的吸附曲线，曲线b是二巯基丙醇改性蛭石材料的吸附曲线。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料，采用二巯基丙醇对蛭石进行改性，具体步骤如下：(1)称取5g经研磨并过200目筛处理后的蛭石加入到100mL无水乙醇中制成浓度为5％的悬浮液，该悬浮液在60℃条件下超声波处理10min；(2)按n二巯基丙醇：m蛭石＝2.565mmol/g的比例向悬浮液中加入12.825mmol二巯基丙醇，然后用0.1mol/L的HCl和NaOH调节悬浮液的pH至1，在80℃条件下回流20h，得到改性产物溶液；(3)将所得改性产物溶液置于离心机中以4000rpm离心5min去除上清液，然后将所得沉淀用无水乙醇清洗6次，使pH值接近7，再于60℃条件下真空干燥24h，研磨过200目筛，即得到二巯基丙醇改性蛭石材料。对制备的产物二巯基丙醇改性蛭石材料和原料蛭石原矿进行红外分析，所得红外图谱如图1所示，其中曲线a是蛭石原矿的红外图谱，曲线b是实施例1制备的二巯基丙醇改性蛭石材料的红外图谱。从图1中可以看出，二巯基丙醇改性后的蛭石材料(b)仍然显示出蛭石原矿的特征吸收峰，说明改性后材料的结构没有遭到破坏，蛭石的骨架没有明显的变化。改性后蛭石在1427cm-1出现的峰为-CH3的弯曲振动或-OH的面内变形振动，在603cm-1出现的峰为C-O的伸缩振动，这些都是二巯基丙醇的特征峰，说明二巯基丙醇改性蛭石成功。将氯化汞(HgCl2)溶解于蒸馏水中，配制浓度为5mg/L的Hg(Ⅱ)溶液；分别称取0.05g蛭石原矿和实施例1所得二巯基丙醇改性蛭石材料于聚四氟乙烯塑料瓶中，移取25mL配制好的Hg(Ⅱ)溶液，充分混合后置于30℃水浴恒温振荡器上振荡24h，分别取上清液用原子吸收分光光度计测定溶液中Hg(Ⅱ)的浓度。测得二巯基丙醇改性蛭石材料吸附平衡后Hg(Ⅱ)浓度为0.04mg/L，对Hg(Ⅱ)的去除率高达99％；而蛭石原矿吸附平衡后Hg(Ⅱ)浓度为4.83mg/L，其去除率仅为3.4％。说明二巯基丙醇改性蛭石材料对Hg(Ⅱ)的去除率与蛭石原矿对比有了大幅度的提高，表现出了很好的吸附效果。实施例2一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料，采用二巯基丙醇对蛭石进行改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将粘土矿物加入无水乙醇中配制成悬浮液，将悬浮液进行超声分散处理；(2)在超声分散处理后的悬浮液中加入改性剂二巯基丙醇，混合均匀后调节pH值至酸性，然后回流反应，得到改性产物溶液；(3)将所得改性产物溶液进行离心，离心所得沉淀洗涤至中性，然后干燥，研磨过筛得到所述二巯基丙醇改性粘土矿物材料。

【技术特征摘要】
1.一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将粘土矿物加入无水乙醇中配制成悬浮液，将悬浮液进行超声分散处理；(2)在超声分散处理后的悬浮液中加入改性剂二巯基丙醇，混合均匀后调节pH值至酸性，然后回流反应，得到改性产物溶液；(3)将所得改性产物溶液进行离心，离心所得沉淀洗涤至中性，然后干燥，研磨过筛得到所述二巯基丙醇改性粘土矿物材料；步骤(2)所述二巯基丙醇按照其摩尔量与步骤(1)所述粘土矿物质量的比例为n二巯基丙醇：m粘土矿物＝0.8～2.6mmol/g进行投加；步骤(2)所述调节pH值至酸性为调节pH值至1～4；步骤(2)所述回流反应为在80℃～90℃条件下回流18～20h。2.根据权利要求1所述的二巯基丙醇改性粘土矿物材料的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴平霄，陈理想，刘帅，朱能武，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44