多功能复合型重金属离子吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多功能复合型重金属离子吸附剂及其制备方法。利用优质膨润土制成CBT，用淀粉或木粉、竹粉制成CSt，将CSt和CBT层插复合，再加交联剂及甲基丙烯酸甲酯与CSt、CBT层插复合物充分混合，以硝酸铈铵和APS‑TU等类氧化还原试剂组成双引发体系，引发MMA在CSt、CBT分子骨架上接枝，将产物用NH2NH2或NH2OH把CSt、CBT接枝PMMA共聚物转化为多功能复合型重金属离子吸附剂，全过程不排废气、废渣、废水，原料来源丰富，成本低廉，工艺简单，产品用在环保治理重金属污染水方面效果良好。

Multifunction complex heavy metal ion adsorbent and its preparation method

The invention discloses a multifunctional compound heavy metal ion adsorbent and a preparation method. CBT made use of high-quality bentonite, starch or wood powder, bamboo powder made of CSt, CSt and CBT intercalation compound, adding crosslinking agent and methyl methacrylate and CSt, CBT intercalation compound fully mixed with ceric ammonium nitrate and APS TU such as redox reagent double initiator system. In CSt, MMA caused the CBT backbone grafted with NH2NH2 or NH2OH, the product of the CSt and CBT grafted PMMA into composite type multifunctional heavy metal ion adsorbent, the whole process of waste gas, waste water and waste residue, rich sources of raw materials, low cost, simple process, products with good effect in the treatment of heavy metal pollution in environmental protection water.

【技术实现步骤摘要】
多功能复合型重金属离子吸附剂及其制备方法
本专利技术属于精细高分子材料或环境污染治理材料
，具体涉及一种多功能复合型重金属离子吸附剂及其制备方法，适用于电镀、金属加工、矿山废水、农业用含重金属离子废水的处理。
技术介绍
众所周知，环境污染与治理是我国政府和人民十分关切的大事，据国家环保部和国土资源部在2014年公布的《全国土壤污染状况调查公报》指出，全国土壤环境状况总体不乐观，部分地区土壤污染严重，主要污染物为铬、镍、铜、砷、汞、铅等重金属离子，而含有重金属离子的废水对环境生态系统和国人的健康、农林果蔬业、畜牧业的安全造成了严重的危害。传统的重金属废水的处理方法主要有吸附、浮选、化学沉淀、溶剂萃取、反渗透、离子交换、化学氧化还原、电化学处理等，而首选的是吸附法。即针对污水性质选择合适的吸附剂，该法效率高、操作容易，与其它方法比较成本较低，特别是处理大容量、浓度较低的含重金属离子的废水，效果显著，一些贵金属离子还可回收利用。针对国内目前应用的重金属离子吸附剂的类型、效果等现状及国家的要求，有必要提出一种多功能、复合型重金属离子吸附剂及其制造工艺。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种原料来源丰富、材料成本低廉、吸附效果良好、制备过程不需热源且无三废排放的多功能复合型重金属离子吸附剂。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：多功能复合型重金属离子吸附剂，包括如下重量份的原料：交联膨润土40～60份；交联粉状物40～60份；甲基丙烯酸甲酯20～60份；N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.02～0.2份；硝酸铈铵0.001～0.01份；氧化还原引发剂0.04～0.5份；盐酸羟胺或水合联氨1～4份；其中，所述交联粉状物为淀粉、木粉或竹粉中的一种或两种以上任意比例的混合物交联制得。所述交联膨润土采用如下方法制得：将三氯化铝溶于水中，用NaOH水溶液滴定至pH＝4，制得氯化铝溶液，留待备用；将膨润土分散在水中，搅拌均匀，制得膨润土分散液；将制得的氯化铝溶液加入膨润土分散液中，不断搅拌，至混合液出现浑浊，静置，得沉淀，过滤，将沉淀物烘干，粉碎成小颗粒状,即制得交联膨润土。所述交联粉状物采用如下方法制得：将淀粉、木粉或竹粉分散在水中，制得质量浓度为20～50％的粉状物分散液；加入环氧氯丙烷和氯化钠充分搅拌成浆状，用NaOH水溶液调节pH至10，充分搅拌6～10h，用盐酸中和至pH＝7，过滤，洗涤、烘干得颗粒状产物，即制得交联粉状物。作为优选，所述交联淀粉为交联木薯淀粉或交联红薯淀粉。作为优选，所述氧化还原引发剂为过硫酸钾与尿素、过硫酸钾与硫脲、过硫酸铵与尿素、过硫酸铵与硫脲、或过硫酸铵与亚硫酸氢钠。本专利技术还提供了上述多功能复合型重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、制备交联膨润土将三氯化铝溶于水中，用NaOH水溶液滴定至pH＝4，制得氯化铝溶液，留待备用；将膨润土分散在水中，搅拌均匀，制得膨润土分散液；将制得的氯化铝溶液加入膨润土分散液中，不断搅拌，至混合液出现浑浊，静置，得沉淀，过滤，将沉淀物烘干，粉碎成小颗粒状,即制得交联膨润土；步骤二、制备交联粉状物将淀粉、木粉或竹粉分散在水中，制得质量浓度为20～50％的粉状物分散液；加入环氧氯丙烷和氯化钠充分搅拌成浆状，用NaOH水溶液调节pH至10，充分搅拌6～10h，用盐酸中和至pH＝7，过滤，洗涤、烘干得颗粒状产物，即制得交联粉状物；步骤三、交联膨润土与交联粉状物层插复合将交联膨润土与交联粉状物按照重量比0.8～1:0.8～1加入无离子水中，调配成质量浓度为20～40％的水溶性糊状液，搅拌4～8小时，使交联粉状物充分穿插于交联膨润土层间得复合物；步骤四、复合物接枝改性与功能化处理室温条件下，向步骤三制得的复合物中加入占复合物重量20～50％的甲基丙烯酸甲酯接枝单体，充分搅拌；加入占甲基丙烯酸甲酯重量0.05～0.2％的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作交联剂，再加入占甲基丙烯酸甲酯重量0.01～0.07％的硝酸铈铵溶液，室温充分搅拌，当反应体系自动升温至35～40℃时，加入占甲基丙烯酸甲酯重量0.1～0.3％的氧化还原引发剂，继续搅拌；反应体系自动升温至70～80℃，反应4～6小时；开始降温时，加入盐酸羟胺回流搅拌10～12小时或加入水合联氨在90～95℃下回流搅拌8～12小时，冷却后离心分离，烘干产品，粉碎成颗粒，即制得产品。作为优选，步骤三中，交联膨润土与交联粉状物按照重量比1:1加入无离子水中，调配成质量浓度为30％的水溶性糊状液。由于采用上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：(1)原料膨润土及淀粉、竹粉等来源丰富，材料成本低廉，可以供国内用户在实现国家十三五规划环境污染治理中大规模使用。(2)制备过程不用热源，在室温用铈盐(Ce4+)引发，自发升温后，加入氧化还原引发剂，体系放热反应，接枝率、接枝效率都较高，且不用氮气保护，制备简单方便。(3)制备过程不排三废，利于安全环保生产，可利用工厂现有设备，工艺流程较简单。附图说明以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中：图1是本专利技术制备方法的工艺流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步地说明。为了便于表述，下述具体实施例中使用的原料，主要化学品名称采用简写，具体如下：膨润土：BT；交联膨润土：CBT；粉状物(淀粉、木粉、竹粉)：St；交联粉状物(交联淀粉、木粉、竹粉)：CSt；甲基丙烯酸甲酯：MMA；N,N'-亚甲基双丙烯酰胺：NMBA；过硫酸钾：KPS；过硫酸铵：APS；尿素：U；硫脲：TU；硝酸铈铵：Ce4+离子；I1:KPS或APS；I2:U或TU；盐酸羟胺：NH2OH；水合联氨：NH2NH2；其中，CBT和CSt可以一次性按下述方法批量制得，以供各实施例列举的配方用量使用。CBT的制备方法如下：按重量份计，将5份三氯化铝(AlCl3)溶于50份水中，用NaOH水溶液滴定至pH＝4，制得氯化铝溶液，留待备用；将100份膨润土分散在200份水中，搅拌均匀，制得膨润土分散液；将制得的氯化铝溶液加入搅拌均匀的膨润土分散液中，不断搅拌，至混合液出现浑浊，静置，得沉淀，过滤，将沉淀物烘干，粉碎成小颗粒状,即制得交联膨润土(CBT)。CSt的制备方法如下：按重量份计，将100份粉状物(淀粉、木粉或竹粉)分散在水中，制得质量浓度为40％的粉状物分散液；加入40份环氧氯丙烷和10份氯化钠，搅拌均匀；用1mol/l的NaOH水溶液调节pH至10.0，充分搅拌6～10h，用盐酸中和至pH＝7，过滤，洗涤、烘干得颗粒状产物，即制得交联粉状物(CSt)。当然，上述CBT和CSt制备过程中的物质用量，可以由本领域技术人员根据需要或用量适当调整实现，在此不再赘述。将膨润土、淀粉等粉末状物质制成颗粒状，用于重金属污水处理时，利于提高吸附效果。其中，膨润土最好选用我国最优质的山东潍坊产膨润土。实施例1按配比准备原料如下：CBT：400克，充分分散于1000毫升无离子水中；CSt：400克，充分分散于1000毫升无离子水中；MMA：200克；Ce4+：100毫升(将硝酸铈铵溶于稀硝酸中配成0.1wt％浓度)；NMBA：0.1克溶于100毫升水中；KPS：0.2克本文档来自技高网...

【技术保护点】
多功能复合型重金属离子吸附剂，其特征在于，包括如下重量份的原料：交联膨润土40～60份；交联粉状物40～60份；甲基丙烯酸甲酯20～60份；N,N'‑亚甲基双丙烯酰胺0.02～0.2份；硝酸铈铵0.001～0.01份；氧化还原引发剂0.04～0.5份；盐酸羟胺或水合联氨1～4份；其中，所述交联粉状物为淀粉、木粉或竹粉中的一种或两种以上任意比例的混合物交联制得。

【技术特征摘要】
1.多功能复合型重金属离子吸附剂，其特征在于，包括如下重量份的原料：交联膨润土40～60份；交联粉状物40～60份；甲基丙烯酸甲酯20～60份；N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.02～0.2份；硝酸铈铵0.001～0.01份；氧化还原引发剂0.04～0.5份；盐酸羟胺或水合联氨1～4份；其中，所述交联粉状物为淀粉、木粉或竹粉中的一种或两种以上任意比例的混合物交联制得。2.如权利要求1所述的多功能复合型重金属离子吸附剂，其特征在于：所述交联淀粉为交联木薯淀粉或交联红薯淀粉。3.如权利要求1所述的多功能复合型重金属离子吸附剂，其特征在于：所述氧化还原引发剂为过硫酸钾与尿素、或过硫酸钾与硫脲。4.如权利要求1所述的多功能复合型重金属离子吸附剂，其特征在于：所述氧化还原引发剂为过硫酸铵与尿素、过硫酸铵与硫脲、或过硫酸铵与亚硫酸氢钠。5.如权利要求1所述的多功能复合型重金属离子吸附剂，其特征在于，所述交联膨润土采用如下方法制得：将三氯化铝溶于水中，用NaOH水溶液滴定至pH＝4，制得氯化铝溶液，留待备用；将膨润土分散在水中，搅拌均匀，制得膨润土分散液；将制得的氯化铝溶液加入膨润土分散液中，不断搅拌，至混合液出现浑浊，静置，得沉淀，过滤，将沉淀物烘干，粉碎成小颗粒状,即制得交联膨润土。6.如权利要求1所述的多功能复合型重金属离子吸附剂，其特征在于，所述交联粉状物采用如下方法制得：将淀粉、木粉或竹粉分散在水中，制得质量浓度为20～50％的粉状物分散液；加入环氧氯丙烷和氯化钠充分搅拌成浆状，用NaOH水溶液调节pH至10，充分搅拌6～10h，用盐酸中和至pH＝7，过滤，洗涤、烘干得颗粒状产物，即制得交联粉状物。7.多功能复合型重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、制...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫拱生，王晓凯，韩洪海，
申请(专利权)人：山东华潍膨润土有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37