一种湿法制备改性膨润土的方法技术

本发明专利技术属于环境保护材料制备技术领域，尤其涉及一种湿法制备改性膨润土的方法。将膨润土原料进行选别，去除杂物，然后粉碎、过筛，加水溶解制成悬浮液，加入改性剂充分搅拌混匀，然后调整混合液的pH为5～10，得到改性物料，改性物料经洗涤、过滤、脱水、干燥，然后在磨具中压制，烧结、成型、冷却得到成品，其中在烧结的同时采用气体增压泵进行若干次的增压‑减压操作。本发明专利技术工艺流程短、生产效率高，原料易得、成本低廉，操作简便、材料性能稳定。成品本身无毒、无害，对环境友好，适用于水中、土壤重金属污染物以及固体废弃处置，实现环境保护之目标。

Preparation of modified bentonite by wet method

The invention belongs to the technical field of preparing environmental protection materials, in particular to a method for preparing modified bentonite by wet method. The raw materials of bentonite are selected, the impurities are removed, and then the suspension is made by crushing, sieving, adding water to dissolve, adding modifier to mix well, then adjusting the pH of the mixture to 5-10, the modified materials are obtained. The modified materials are washed, filtered, dehydrated and dried, then pressed in the abrasive tool, sintered, shaped and cooled. The finished product is obtained, in which the gas booster pump is used for several times to boost and reduce the pressure while sintering. The invention has the advantages of short process flow, high production efficiency, easy availability of raw materials, low cost, simple operation and stable material performance. The finished product itself is non-toxic, harmless and environmentally friendly. It is suitable for the disposal of heavy metal pollutants in water and soil and solid waste to achieve the goal of environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种湿法制备改性膨润土的方法
本专利技术属于环境保护材料制备
，尤其涉及一种湿法制备改性膨润土的方法。
技术介绍
膨润土是以蒙脱石为主要成分的天然矿物，比表面积较大，具有一定的吸附性能，且国内矿产资源极为丰富、价格低廉。蒙脱石晶胞形成的层状结构中存在镁、钾、钠、铜等阳离子，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用力不强，很容易被其他阳离子置换，因而具有良好的离子交换性能。膨润土吸湿性较强，能吸附低于自身体积20倍的水而膨胀至30倍以上。在水介质中，能分散成具有一定润滑性、触变性和粘滞性的胶体悬浮液，是一种天然的吸附剂，可用于汽油和煤油的提纯、食油毒素的去除以及工业废水的处理。在天然膨润土表面存在硅氧结构极强的亲水疏油性基团，以及层间大量可交换性阳离子水解的共同作用下，其表面通常被一层薄水膜所包裹，使其不能有效地吸附废水或土壤中污染物分子。若将其直接用于废水或者固废污染物处理等环境保护领域，对重金属离子交换吸附以及对有机污染物的吸附性能相对较差。因此，为扩大其重金属污染离子的交换范围、提高有机物的吸附性能，需对天然膨润土进行改性处理。改性的膨润土应用范围极为广泛，在化工、电力、冶金、石油、电子器件与机械加工以及环境保护等方面应用。特别是针对重金属污染物和有机污染物超标的污水、土壤以及工农业生产、生活产生的固废污染物处置等方面的应用，越来越受到人们的关注。近年来有许多关于膨润土改性的专利(授权专利或公开专利)与学术文献，例如王抚抚等总结了近几年来常用的膨润土改性方法，包括钠化改性、酸性改性、焙烧活化改性、有机改性、无机改性、无机/有机复合改性(膨润土的改性研究进展，应用化工，2017，46(4)775-779)。专利申请号2014100705591已公开的一种钙基膨润土钠化改性方法。申请号2014102861109已公开的用于去除水中苯酚的过滤介质、滤芯以及制备方法。申请号2015101911891已公开的一种用于钒污染土壤的复配改良剂及制备方法与改良方法。申请号2013104435347已公开的一种高硅铝比含NaY沸石的多孔材料及其制备方法。申请号2015106353887已公开的一种修复锌离子超标农田土壤的膨润土复合材料的制备方法。申请号2015101940945已公开的一种含铬废水处理方法以及申请号2006100330702已公开的一种掺铂有机纳米钛柱撑粘土的制备方法和应用。以上文献提及的各改性方法，归纳起来主要采用两种途径：干法改性与湿法改性。无论是使用上述哪种改性方法，其目的一是增加材料比表面积，提高其吸附能力；二是增加其离子交换能力，特别是重金属离子的吸附与交换能力。现有的干法改性与湿法改性，拥有各自的优势与不足。干法改性优势明显，包括改性剂不必具有良好水溶性、无脱水干燥操作节省时间、回收率相对较高近乎100％。因此，材料的制造成本较低。但是，由于干法改性操作中，由于膨润土与改性剂的接触不及湿法改性操作充分，其离子吸附与交换容量相对较差。与干法改性相比，湿法改性通常采取水溶液添加各种改性剂，然后进行搅拌、柱撑与离子交换、脱水与烘干等操作。其好处就在于，改性剂得以充分与膨润土接触，膨润土的性能改性较好，吸附能力与离子交换容量有所提高。但其比表面积与离子交换容量增加有限、改性膨润土回收率较低以及材料的制造成本相对较高等。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种湿法制备改性膨润土的方法。进一步提高膨润土改性材料的比表面积、增加其吸附容量与离子交换能力，降低使用成本。本专利技术是这样实现的：一种湿法制备改性膨润土的方法，其特征在于：将膨润土原料进行选别，去除杂物，然后粉碎、过筛，加水溶解制成悬浮液，加入改性剂充分搅拌混匀，然后调整混合液的pH为5～10，得到改性物料，改性物料经洗涤、过滤、脱水、干燥，然后在磨具中压制，烧结、成型、冷却得到成品，其中在烧结的同时采用气体增压泵进行至少一次的增压-减压操作；所述改性剂包括：钠化剂、柱撑剂、表面活性剂、磁性材料、纳米光催化剂、发孔剂以及结构优化剂，每加入一种改性剂后，均需机械搅拌2～10小时，混合均匀。其中气体增压泵使用的气体为氮气或者氩气。进一步地：所述烧结，以5℃/min升温速率升温至烧结温度400～550℃，升温的同时，使用气体增压泵进行增压至2～20MPa，随后减压至0.1～0.8MPa的操作，并保持该相应压力5～20min，重复增压-减压操作1～3次，增压-减压操作结束，保持烧结温度400～550℃、烧结时间1～8h。所述膨润土原料包括钙基或钠基膨润土，还包括硅铝矿物。所述的钠化剂，按照质量百分比wt0.1％～10％添加，包括碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、硫酸钠、醋酸钠、磷酸钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠中的一种或两种以上组合。所述的柱撑剂，按照质量百分比1％～30％添加，包括含聚铝的水合氯化铝、碳酸铝、水合硫酸铝、磷酸铝中的一种或两种以上组合。所述的磁性材料，按照质量百分比0.5％～5％添加，包括水合氯化铁、硫酸铁、碳酸铁。所述表面活性剂，按照质量百分比0.01％～5％添加，包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或两种以上组合；所述阳离子表面活性剂包括短中链季铵化物，所述阴离子表面活性剂包括直链烷基苯磺酸钠，所述两性表面活性剂包括卵磷脂、氨基酸型或甜菜碱型，所述非离子表面活性剂包括烷基葡萄糖苷APG、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦或聚山梨脂。所述的发孔剂，按照质量百分比1％～20％添加，包括活性炭、淀粉、锯末屑、泥炭、褐煤、风化煤、腐植酸、聚壳糖中的一种或两种以上组合。所述的结构优化剂，按照质量百分比0.5％～5％添加，包括聚乙烯醇、聚乙烯亚胺。所述纳米光催化剂为TiO2，添加的质量百分比为0.1％～5％。采用喷雾技术，对所述成品喷洒络合剂，然后干燥、冷却，得到最终产品；所述络合剂包括乙二胺四乙酸EDTA、环己烷二胺四乙酸CyDTA、乙二醇二乙醚二胺四乙酸EGTA，或其盐。添加的质量百分比为0.01％～1％。本专利技术的优点在于：该方法工艺流程操作简便、条件易控。成品本身无毒、无害，环境友好。成品磁选回收再生利用，使用成本低。对水中或土壤中污染物处置操作简便，处理效果较好，实现环境保护之目标。具体如下：(1)添加适量钠化剂、柱撑剂、发孔剂等多种改性剂。目的在于进一步增加其比表面积、增加其吸附容量与离子交换能力。(2)添加适量纳米光催化剂，使其具有光催化氧化还原特性，扩大其对有机物和还原性污染物处理范围；(3)气体增压泵增压-减压操作，进一步提高膨润土改性材料的比表面积、增加其吸附容量与离子交换能力；(4)使用喷雾方法喷洒EDTA等络合剂，提高其吸附重金属污染物的选择性；(5)添加磁性材料，改性材料经过磁选回收、烧结再生处理，重复利用，延长使用寿命，降低使用成本，减少对自然环境造成的二次污染。附图说明下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术方法执行流程图。具体实施方式一种湿法制备改性膨润土的方法，具体包括如下步骤：步骤一：膨润土原料A制备：开采出来的原料，经过人工简单的挑选，将石块、其它机械杂质去除，颚式破碎机粉碎、球磨机粉碎，粒径100目～200目，得到膨润土原料A。步骤二：膨润土原料浆料B制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种湿法制备改性膨润土的方法，其特征在于：将膨润土原料进行选别，去除杂物，然后粉碎、过筛，加水溶解制成悬浮液，加入改性剂充分搅拌混匀，然后调整混合液的pH为5～10，得到改性物料，改性物料经洗涤、过滤、脱水、干燥，然后在磨具中压制，烧结、成型、冷却得到成品，其中在烧结的同时采用气体增压泵进行至少一次的增压‑减压操作；所述改性剂包括：钠化剂、柱撑剂、表面活性剂、磁性材料、纳米光催化剂、发孔剂以及结构优化剂，每加入一种改性剂后，均需机械搅拌2～10小时，混合均匀。

【技术特征摘要】
1.一种湿法制备改性膨润土的方法，其特征在于：将膨润土原料进行选别，去除杂物，然后粉碎、过筛，加水溶解制成悬浮液，加入改性剂充分搅拌混匀，然后调整混合液的pH为5～10，得到改性物料，改性物料经洗涤、过滤、脱水、干燥，然后在磨具中压制，烧结、成型、冷却得到成品，其中在烧结的同时采用气体增压泵进行至少一次的增压-减压操作；所述改性剂包括：钠化剂、柱撑剂、表面活性剂、磁性材料、纳米光催化剂、发孔剂以及结构优化剂，每加入一种改性剂后，均需机械搅拌2～10小时，混合均匀。2.根据权利要求1所述的湿法制备改性膨润土的方法，其特征在于：所述烧结，以5℃/min升温速率升温至烧结温度400～550℃，升温的同时，使用气体增压泵进行增压至2～20MPa，随后减压至0.1～0.8MPa的操作，并保持该相应压力5～20min，重复增压-减压操作1～3次，增压-减压操作结束，保持烧结温度400～550℃、烧结时间1～8h。3.根据权利要求1所述的湿法制备改性膨润土的方法，其特征在于所述膨润土原料包括钙基或钠基膨润土，还包括硅铝矿物。4.根据权利要求1所述的湿法制备改性膨润土的方法，其特征在于所述的钠化剂，按照质量百分比wt0.1％～10％添加，包括碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、硫酸钠、醋酸钠、磷酸钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠中的一种或两种以上组合。5.根据权利要求1所述的湿法制备改性膨润土的方法，其特征在于所述的柱撑剂，按照质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静玲，刘学平，余根鼎，陈友根，陈荣国，林恬，彭蕾，倪柳芳，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建,35