一种利用有机改性蒙脱土处理多环芳烃-重金属复合污染土壤的技术制造技术

本发明专利技术提供了一种改性的蒙脱土，其特征在于：以季铵盐作为改性剂，通过包括蒙脱土冻干工序，以及产品热干燥的工序来实现蒙脱土的改性。通过上述工艺制备的新型吸附材料，能够实际应用于PAHs

【技术实现步骤摘要】
一种利用有机改性蒙脱土处理多环芳烃-重金属复合污染土壤的技术


[0001]本专利技术涉及土壤修复
，具体是一种利用十六烷基三甲基溴化铵进行有机改性的蒙脱土处理含多环芳烃(-重金属复合)污染土壤的技术。

技术介绍

[0002]多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是一种具有“三致”效应的持久性有机疏水污染物，主要通过化石燃料不完全燃烧、石油泄漏和化工行业废水排放等自然和人为途径，不断释放到环境土壤中。我国的场地污染土壤中PAHs或PAHs-重金属复合污染是较为常见的污染类型，尤其是PAHs与和重金属共存时具有的生物毒性要远高于其各自的生物毒性，对生态环境和人体健康构成了巨大威胁。
[0003]目前修复PAHs污染土壤的技术主要有改土法、微生物降解法、植物固定法、热脱附法、化学淋洗法和溶剂抽提法等。然而改土法存在运输占地、二次污染等问题；微生物和植物修复的周期长，见效慢，且易受重金属毒性的影响；热脱附、化学淋洗和溶剂抽提等方法成本较高，不适用于规模化运用。
[0004]相较于以上技术，吸附法是一种成本低廉、操作简单且不易产生二次污染的土壤修复方法，是目前场地修复领域的热门技术。但是目前利用传统吸附材料(如活性炭)一种或一类污染物吸附的研究十分常见，而对于去除PAHs-重金属复合污染的研究并不多。如何提供一种能够同时去除PAHs-重金属复合型污染的吸附材料成了相关领域技术人员急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种利用新型有机改性吸附材料，即十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土，进行吸附处理PAHs-重金属复合污染土壤的技术方法。
[0006]本专利技术提供的一种改性的蒙脱土，其特征在于：以季铵盐作为改性剂，通过包括蒙脱土冻干工序，以及产品热干燥的工序来实现蒙脱土的改性。
[0007]进一步地，本专利技术提供的一种改性的蒙脱土，其特征还在于，具体制备方法如下所示：
[0008]S1.将蒙脱土置于容器中，加入超纯水充分搅拌混合，使蒙脱土能够悬浮于超纯水中，均匀混合后过筛收集指定粒径的颗粒，在恒低温环境中冻干，取出研磨成粉末状备用；
[0009]S2.将蒙脱土粉末与改性剂进行混合；
[0010]S3.在S2的混合材料中加入超纯水充分搅拌后，经离心取出沉淀颗粒；
[0011]S4.使用超纯水反复洗涤S3的颗粒，将洗涤完毕的颗粒静置于高温环境下干燥后，取出研磨成粉末状。
[0012]进一步地，本专利技术提供的一种改性的蒙脱土，其特征还在于：
[0013]所述蒙脱土与改性剂的用量关系如下：
[0014][0015]其中，W为改性剂的质量，单位为克；
[0016]m为蒙脱土粉末的质量，单位为克；
[0017]CEC为蒙脱土的阳离子交换量，单位为毫摩尔/千克；
[0018]M为改性剂的摩尔质量，单位为克/摩尔。
[0019]进一步地，本专利技术提供的一种改性的蒙脱土，其特征还在于：
[0020]所述蒙脱土选用阳离子交换容量≥230.16mmol
·
kg-1的蒙脱土中的一种或几种。
[0021]进一步地，本专利技术提供的一种改性的蒙脱土，其特征还在于：
[0022]所述改性剂选自碳原子数不小于10的长链烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。
[0023]进一步地，本专利技术提供的一种改性的蒙脱土，其特征还在于：
[0024]在S1中，所述蒙脱土与超纯水均匀混合的时间为4-8小时；
[0025]在S1中，所述指定粒径的颗粒指颗粒直径为0.5～2.0μm的颗粒；
[0026]在S1中，所述冻干的温度不超过7℃。
[0027]进一步地，本专利技术提供的一种改性的蒙脱土，其特征还在于：
[0028]在S3中，S2混合材料与超纯水在40-70℃条件下充分搅拌混合2-6小时。
[0029]进一步地，本专利技术提供的一种改性的蒙脱土，其特征还在于：
[0030]在S4中，所述高温环境为不低于100℃的干燥条件；
[0031]所述干燥的时间为20-30小时。
[0032]进一步地，本专利技术提供的一种改性的蒙脱土，其特征还在于：
[0033]用于处理多环芳烃-重金属复合污染土壤。
[0034]进一步地，本专利技术提供的一种改性的蒙脱土，其特征还在于：
[0035]具体处理方法如下：
[0036]在土壤温度在30℃的以上的条件下，每0.5kg土壤中添加1-10g改性的蒙脱土。
[0037]本专利技术中涉及的新型吸附材料的有益效果如下：
[0038]以具体实施例所示的改性蒙拓土为例其具有如下特点：
[0039](1)吸附材料结构改良：以十六烷基三甲基溴化铵等季铵盐作为改性剂的蒙脱土有机改性方法，不会破坏蒙脱土外表面原有的硅氧键结构，并且通过冻干和热干燥等制备步骤进一步调节了蒙脱土材料的孔隙结构和比表面积，能够充分提高该新型吸附材料的物理吸附效率，该结论通过N2吸附解吸实验已得到验证。比表面积、孔隙大小等使用Micromeritics三站全功能型多用气体吸附仪3-Flex4.04(麦克，美国)进行N2吸附解吸实验确定，结果见下表1。结果显示，由于有机改性剂占据了蒙脱土颗粒内部的部分孔体积，因此有机改性吸附材料的B.E.T值均有所减小，略有团聚现象；但相对而言，经过冻干/热干处理的有机改性材料团聚程度更低，且具有更高的孔隙率和孔径大小，更有利于对PAHs的吸附。
[0040]表1—吸附材料的结构信息
[0041][0042](2)提高吸附材料利用率：使用X射线衍射仪照射有机改性前后的蒙脱土，通过X射线衍射光谱分析蒙脱土的层间距变化，其衍射谱图见附图1，结果显示有机改性吸附材料的颗粒结构保留有蒙脱土的特征峰(2θ为14.40
°
、20.92
°
、22.02
°
、26.74
°
、27.82
°
和28.72
°
)，说明改性未破坏蒙脱土结构；而未经过冻干/热干处理的有机改性吸附材料的d
001
仅增加了0.01nm，说明大部分有机改性剂只附着在蒙脱土颗粒的外表面，仅作用于外表面的硅氧键上；而经过冻干/热干工艺处理的有机改性吸附材料的d
001
增加了0.12nm，说明有机改性剂进入了蒙脱土颗粒的中间层，使得层间距有所增大，疏水性得到增强，有利于其在土壤中的渗透和迁移，减少了修复每立方单位受污染土壤所需的吸附材料量，并且有效避免污染物进入水体中造成的二次污染。
[0043](3)吸附效率极大提升：通过傅里叶变换红外仪分析该材料的内部结构，其红外光谱图见附图2。结果显示有机改性吸附材料在波长2929.39、2859.96和2854.18cm-1
处出现烷烃链上—CH3和—CH2的伸缩振动特征峰，证本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性的蒙脱土，其特征在于：以季铵盐作为改性剂，通过包括蒙脱土冻干工序，以及产品热干燥的工序来实现蒙脱土的改性。2.如权利要求1所述的一种改性的蒙脱土，其特征在于，具体制备方法如下所示：S1.将蒙脱土置于容器中，加入超纯水充分搅拌混合，使蒙脱土能够悬浮于超纯水中，均匀混合后过筛收集指定粒径的颗粒，在恒低温环境中冻干，取出研磨成粉末状备用；S2.将蒙脱土粉末与改性剂进行混合；S3.在S2的混合材料中加入超纯水充分搅拌后，经离心取出沉淀颗粒；S4.使用超纯水反复洗涤S3的颗粒，将洗涤完毕的颗粒静置于高温环境下干燥后，取出研磨成粉末状。3.如权利要求1所述的一种改性的蒙脱土，其特征在于：所述蒙脱土与改性剂的用量关系如下：其中，W为改性剂的质量，单位为克；m为蒙脱土粉末的质量，单位为克；CEC为蒙脱土的阳离子交换量，单位为毫摩尔/千克；M为改性剂的摩尔质量，单位为克/摩尔。4.如权利要求1所述的一种改性的蒙脱土，其特征在于：所述蒙脱土选用阳离子交换容量≥230.16mmol
·

【专利技术属性】
技术研发人员：田文钢，姚佳斌，俞梅，蒋尚，刘勇，
申请(专利权)人：上海傲江生态环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：