一种用于污水处理的β-环糊精改性海泡石吸附材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于污水处理的β

【技术实现步骤摘要】
一种用于污水处理的
β
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环糊精改性海泡石吸附材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种用于污水处理的β
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环糊精改性海泡石吸附材料的制备方法，属于水环境修复


技术介绍

[0002]材料对有机污染物和重金属的吸附效率取决于材料的吸附比表面积和材料表面与被吸附有机污染物和重金属之间的吸引能力。海泡石由Si和O原子构成四面体结构，Mg和O原子形成八面体结构，这些四面体
‑
八面体
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四面体带向一个方向无限膨胀，形成了海泡石特有的纤维结构。每条四面体
‑
八面体
‑
四面体带通过倒硅键结合到下一层，形成一层交错层，一个连续的四面体片和一个不连续的八面体片。薄带边缘端MgO与两个结构水分子配位，同时与位于平行于纤维轴的通道中的沸石水分子形成氢键。由于这种特殊的结构使海泡石具有很大的比表面积，有利于增加对污染物的吸附性能。
[0003]β
‑
环糊精(Ccyclodextrin)是从淀粉中提取的天然、绿色、无毒且可生物降解的环状低聚糖，具有内部疏水空腔和外部亲水表面，具有亲水外缘和疏水空腔结构，可以捕获许多大小和极性匹配的分子，并且能够与重金属等污染物形成“主客体”包结络合物。但是β
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环糊精具有较强的水溶性，无法在捕获有机物分子和重金属后与水体有效分离，限制了其在修复污染水体领域的应用。因此，现有技术中常常通过不同的固载方法，将β
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环糊精固载在一些不溶性材料上形成新的水污染修复材料，用以去除水体中的有机污染物和重金属离子。
[0004]因此，本专利技术提供一种用于污水处理的β
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环糊精改性海泡石吸附材料的制备方法，使β
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环糊精负载在海泡石上，能够有效增加海泡石的吸附性能，具备吸附有机污染物和重金属污染物的良好条件。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于污水处理的β
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环糊精改性海泡石吸附材料的制备方法，通过无机酸对海泡石进行活化，再利用含有环氧基团和甲氧基团的硅烷偶联剂(SCA)作为交联剂将β
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环糊精负载到天然海泡石上，将海泡石具有较大的比表面积和纳米尺寸的通道的这种特殊结构与β
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环糊精可以捕获许多大小和极性匹配的分子的能力相结合，得到负载β
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环糊精的改性海泡石复合材料，能够有效吸附污水中的有机污染物、重金属离子及农药残留，在水环境修复领域具有较大的应用价值。
[0006]本专利技术提供一种用于污水处理的β
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环糊精改性海泡石吸附材料的制备方法，包括以下操作步骤：
[0007]使用无机酸溶液对海泡石进行活化后，用去离子水洗涤至中性，抽滤、烘干，得到活化的海泡石；
[0008]将β
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环糊精、SCA先后加入到N，N
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二甲基甲酰胺溶液中搅拌至溶解，加入适量
NaOH，搅拌使其充分反应，使用丙酮抽滤洗涤，得到固体烘干后为β
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环糊精衍生物；
[0009]取一定量的β
‑
环糊精衍生物溶解于去离子水中配置成溶液，调节pH值，置于含甲醇的水解溶剂下，持续搅拌使β
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环糊精衍生物充分水解，得到β
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环糊精衍生物水解溶液；
[0010]取适量活化的海泡石和β
‑
环糊精衍生物水解溶液搅拌混合后，加热冷凝回流使其充分反应，抽滤，洗涤得到β
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环糊精改性海泡石新型吸附材料。
[0011]本专利技术中，使用无机酸对海泡石进行时活化，无机酸为小分子，便于浸入海泡石中将通道内的杂物溶解清理，增加海泡石内孔道的直径，且便于在洗涤时将无机酸清洗干净；将β
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环糊精、SCA(硅烷偶联剂)加入N，N
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二甲基甲酰胺溶液在碱性条件下反应，在碱催化条件下，SCA上的环氧基团能发生开环反应并能与β
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环糊精上的羟基发生脱水缩合反应，制得水溶性的β
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环糊精衍生物，再置于含甲醇的水解溶剂内水解后，β
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环糊精衍生物上携带可与海泡石结合的硅羟基，与活化的海泡石上的硅羟基发生反应，从而将β
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环糊精固载到海泡石上。
[0012]进一步地，所述无机酸溶液为盐酸、硫酸或硝酸中的至少任意一种和水的混合液。
[0013]本专利技术中，使用盐酸、硫酸或硝酸对海泡石进行活化是由于这三者为强酸小分子，氢离子在水溶液中能够完全电离，在与海泡石作用时能够去除附着在海泡石表面的细小杂质，使更多的孔隙结构表露，增加海泡石的比表面积。且使用不同的无机酸可以使海泡石表面负载Cl
‑
、SO
42
‑
、NO3‑
等不同离子，提高吸附速度和阳离子交换量，同时可以提高负载β
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环糊精的量。
[0014]进一步地，所述无机酸溶液中无机酸的含量为0.5
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1.5mol/L，优选0.5mol/L，更优选0.8
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1.4mol/L，更优选0.9
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1.2mol/L，所述海泡石与无机酸溶液中无机酸溶液的投料比为5
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15g/100mL，优选5g/100mL，更优选6g/100mL，更优选8g/100mL，更优选11g/100mL，更优选13g/100mL，更优选15g/100mL，使用无机酸溶液对海泡石进行活化的时间为12
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20h，优选12h，更优选16
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18h。
[0015]本专利技术中，目的是将β
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环糊精衍生物与海泡石结合，海泡石中经过酸活化后内部出现大量孔道增加表面积才能结合更多的β
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环糊精衍生物，所以在使用无机酸对海泡石活化时，需严格控制无机酸的含量及反应时间，使海泡石既能够与无机酸溶液充分反应，有效的溶解海泡石孔道中的杂质，扩大孔径，增大比表面积，又避免使用浓度过高的酸时，会破坏海泡石的内部结构，反而减小比表面积。使活化后海泡石与β
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环糊精衍生物结合制备的吸附材料吸附效果达到最优。
[0016]进一步地，使用无机酸溶液进行活化后的海泡石的烘干温度为96
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105℃，优选96
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103℃，更优选98
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102℃，更优选100℃。
[0017]本专利技术中，由于海泡石是耐高温性能稳定的无机黏土，当外部温度达到100℃左右时，海泡石失去的是孔道中的沸石水，当温度大于120℃以上时，海泡石失去的是与Mg
2+
配位结合的协调水，会破坏海泡石原本的结构，本申请采用96
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105℃的温度进行烘干，既能够有效去除活化海泡石的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于污水处理的β
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环糊精改性海泡石吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：使用无机酸溶液对海泡石进行活化后，用去离子水洗涤至中性，抽滤、烘干，得到活化的海泡石；将β
‑
环糊精、SCA先后加入到N，N
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二甲基甲酰胺溶液中搅拌至溶解，加入适量NaOH，搅拌使其充分反应，使用丙酮抽滤洗涤，得到固体烘干后为β
‑
环糊精衍生物；取一定量的β
‑
环糊精衍生物溶解于去离子水中配置成溶液，调节pH值，置于含甲醇的水解溶剂下，持续搅拌使β
‑
环糊精衍生物充分水解，得到β
‑
环糊精衍生物水解溶液；取适量活化的海泡石和β
‑
环糊精衍生物水解溶液搅拌混合后，加热冷凝回流使其充分反应，抽滤，洗涤得到β
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环糊精改性海泡石新型吸附材料。2.根据权利要求1所述一种用于污水处理的β
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环糊精改性海泡石吸附材料的制备方法，其特征在于，所述无机酸溶液为盐酸、硫酸或硝酸中的至少任意一种和水的混合液。3.根据权利要求2所述一种用于污水处理的β
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环糊精改性海泡石吸附材料的制备方法，其特征在于，所述无机酸溶液中无机酸的含量为0.5
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1.5mol/L，100mL无机酸溶液中加入海泡石5
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15g，浸泡活化的时间为12
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20h。4.根据权利要求1所述一种用于污水处理的β
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环糊精改性海泡石吸附材料的制备方法，其特征在于，使用无机酸溶液进行活化后的海泡石的烘干温度为96
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105℃。5.根据权利要求1所述一种用于污水处理的β
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环糊精改性海泡石吸附材料的制备方法，其特征在于，所述β
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环糊精、SCA加入到N，N
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【专利技术属性】
技术研发人员：蓝丽红，杜慧聪，马忻狄，刘云鹤，蓝平，王伟，蒙海章，王惠莹，
申请(专利权)人：广西民族大学，
类型：发明
国别省市：