一种制备凹凸棒土／氧化锌纳米复合材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备凹凸棒土／氧化锌纳米复合材料的方法，首先在水相对凹凸棒土原料进行提纯和分散处理，制备出纳米凹凸棒土分散液，然后将纳米凹凸棒土分散液的温度调节到３０～１００℃，边搅拌边分别向纳米凹凸棒土分散液中加入浓度为０．３～３ｍｏｌ.Ｌ↑［－１］的锌盐水溶液和浓度为０．３～２ｍｏｌ.Ｌ↑［－１］的碳酸盐水溶液，维持混合液的ｐＨ值为６．０～８．０。将制备的纳米凹凸棒土和碱式碳酸锌组成的混合浆液进行过滤，并用去离子水洗涤滤饼，当滤液的电导率小于３００μＳ.ｃｍ↑［－１］时洗涤结束，将所得滤饼在不高于１１０℃下干燥，然后在３００～６００℃下焙烧１～１０小时，粉碎。本发明专利技术简单易行，具有能耗低，安全性高的优点，制备出的吸附材料负载均匀、分散性能好、吸附能力强且有明显的光催化降解性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境保护
，涉及。
技术介绍
印染废水具有色度高、品种繁多、结构各异、毒性大和处理难度大的特点，迄今仍是 工业废水治理中的难题之一。目前，染料废水的处理方法有物理处理法、化学处理法及生 物处理法等。物理处理法去除水中污染物具有效率高、速度快、适应性强和易操作等优点，而且只 发生在固体表面，没有进一步发生化学反应， 一般不会引入新的化学物质到所处理的水中。 吸附法是最常用的物理处理法，所用的吸附剂主要有硅胶、活性炭、活性氧化铝、分子筛、 硅藻土、高岭土和蒙脱土等。尽管活性炭对色度的去除效果较好，但由于其受吸附容量和 生产原料的限制，以及再生技术和经济效益问题， 一般用于浓度较低的废水和深度处理。 所以开发高效廉价的吸附剂是吸附法的主要研究方向。凹凸棒土简称凹土，也称凹凸棒石、坡缕石，是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐 粘土矿物，凹凸棒土的基本结构单元为棒晶，棒晶呈纤维状，长0.5 5pm，直径为20 40nrn， 属于天然的一维纳米材料，具有良好的吸附性能且价格便宜。为进一步提高凹凸棒土的吸 附性能，满足工业要求，在使用前需对其进行改性处理。常用的凹凸棒土改性处理方法有 热活化改性、酸活化改性、无机改性和有机改性等。如王连军等采用热活化改性的凹凸棒 土，处理染化废水(南京理工大学学报，1998年第3期)。热活化工艺流程简单，但产品 的脱色性能较差。张莉莉用HF、 HN03、 H2S04和HC1等酸化改性的凹凸棒土，用于含苯 酚的模拟废水进行吸附处理(淮阴师范学院学报(自然科学版)，2006年第4期)。王文己 等用盐酸处理凹凸棒土，吸附重金属离子PbS+(非金属矿，2006年第4期)。陈天虎用1M 磷酸改性凹凸棒土，用于提高凹凸棒土对染料和酚等污染物的吸附能力(工业水处理，2000 年第4期)。酸活化工艺流程复杂，生产周期长，反复洗涤会产生大量含酸废水，造成对 环境的二次污染。包军杰等利用阳离子表面活性剂十六垸基三甲基溴化铵、溴代十六垸基 吡啶(CPB)、四乙基溴化铵和四丁基溴化铵分别对凹凸棒土进行改性，研究有机改性凹凸 棒土对水中邻硝基苯酚的吸附作用(环境化学，2007年第3期)。黄健花等利用十八烷基 三甲基氯化铵有机改性凹凸棒土，用于对水中苯酚的吸附(中国油脂，2005年第2期； 环境污染治理技术与设备，2005年第9期)。但阳离子表面活性剂的价格较高，限制了有机改性凹凸棒土在环保领域的应用。申请号为200410041493.X的专利提出了将浓度为98% 的硫酸稀释后喷洒在凹凸棒土中反应24~48小时，烘干后加入一定比例的明矾和改性淀粉 磨粉制得印染脱色剂，但该法生产周期长，加入大量明矾和改性淀粉导致生产成本增高。 申请号为200610020774.6的专利提出一种凹凸棒矿物制造印染废水脱色材料的方法，将 80-100目的凹凸棒土用硫酸酸化后，用碱溶液中和至pH值7 8，分离、烘干、700'C煅烧 0.5 2h得到印染废水脱色材料。该法虽然避免了大量酸污水的产生和洗酸的复杂性，但该 方法的缺点是(1)需要消耗大量的硫酸和碱；(2)碱溶液中和会使酸化凹凸棒土过程中 产生的金属阳离子重新形成沉淀，减弱酸化改性效果；(3)所采用的凹凸棒土颗粒较大， 不能体现纳米凹凸棒土的特殊吸附性能；(4) 70(TC下煅烧会破坏凹凸棒土结构，造成其 比表面积急剧下降和吸附能力的降低。自半导体的光催化效应发现以来， 一直引起人们的重视，原因在于这种效应在环保、 水质处理、有机物降解、失效农药降解等方面有重要的应用。近年来，人们一直致力于寻 找光活性好、光催化效率高、经济价廉的材料。纳米氧化锌由于比表面积大、表面活性中 心多而具有较高的光催化特性，其应用研究在国内外文献上时有报导。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术存在的不足之处，提供一种高吸附容量、光催化 活性高、低成本、操作方便、负载均匀的凹凸棒土/氧化锌纳米复合材料的制备方法。本专利技术采用的技术方案是首先在水相对凹凸棒土原料进行提纯和分散处理，制备 出纳米凹凸棒土分散液，然后采用以下步骤1、将所述纳米凹凸棒土分散液的温度调节到30 10(TC，边搅拌边分别向纳米凹凸棒土分散液中加入浓度为0.3~3 mol七—1的锌盐水溶液和浓度为0.3 2mol七"的碳酸盐水溶液， 维持反应体系混合液的pH值为6.0-8.0，反应液加完后，继续搅拌0.5 5小时。2、 将步骤l所制备的纳米凹凸棒土和碱式碳酸锌组成的混合浆液进行过滤，并用去离 子水洗涤滤饼，当滤液的电导率小于300yS，cm-l时，洗涤结束。3、 将步骤2所得的滤饼在不高于ll(TC下干燥，然后在300 60(TC下焙烧1~10小时， 粉碎。所述步骤1的锌盐为硫酸锌、氯化锌和硝酸锌中的一种。 所述步骤1的碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾和碳酸铵中的一种。所述步骤1的锌盐的用量以生成ZnO的质量计，占纳米凹凸棒土质量的10~100%;。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点1、 本专利技术所述改性方法步骤简单易行，处理全过程均在较温和的条件下完成，不会 破坏凹凸棒土的本身结构，具有能耗低，安全性高的优点，而且制备出的吸附材料负载均 匀、分散性能好。2、 将纳米氧化锌负载在纳米凹凸棒土的表面，既可以提高凹凸棒土的吸附性能，也 能体现纳米氧化锌的光催化特性，价格便宜，水处理效果好、吸附容量大、吸附剂用量少、 处理成本低。3、 纯的纳米凹凸棒土浆料不容易沉淀分层，过滤速度慢。本专利技术中与碱式碳酸锌复 合后，混合浆体变得很容易沉淀分层，过滤速率明显变快，可用常用的过滤设备(如板框 过滤机、叶滤机、真空转鼓过滤机、离心机等)方便地进行固一液分离操作。4、 在制备凹凸棒土/氧化锌纳米复合材料的过程中，只需一次固液分离，大大减少了 废水的产生量，且复合的pH值控制在中性，保证了污染物排放的安全性，使材料的制造 过程基本无污染、绿色环保。而且本专利技术制备的吸附材料在水处理后无残留物质，对水体 不会造成污染。5、 由于凹凸棒土表面具有的能吸附小分子的大量微孔以及表面均匀负载的纳米氧化 锌颗粒，使得凹凸棒土/氧化锌复合材料比单纯的纳米氧化锌和单纯的凹凸棒土具有更高 的吸附性能，使其在工业水处理方面有广泛的潜在应用价值。6、 本专利技术制备的复合吸附材料还具有明显的光催化降解性能。 附图说明下面通过附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。 图1为实施例5所得凹凸棒土/氧化锌纳米复合材料的TEM图片。 具体实施例方式本专利技术首先在水相对凹凸棒土原料进行提纯和分散处理，制备出纳米凹凸棒土分散 液，再将所述纳米凹凸棒土分散液的温度调节到30~100°C， 一边搅拌， 一边分别向纳米 凹凸棒土分散液中加入浓度为0.3~3 mol七—1的锌盐水溶液和浓度为0.3 2mol丄—1的碳酸盐 水溶液，维持反应体系混合液的pH值为6.0-8.0，反应液加完后，继续搅拌0.5 5小时。 锌盐为硫酸锌、氯化锌和硝酸锌中的一种，锌盐的用量以生成ZnO的质量计，占纳米凹 凸棒土质量的10~100%。碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾和碳酸铵中的一种。将所制备的纳米凹 凸棒土和碱式碳酸锌组成的混合浆液进行过滤，并用去离子水洗涤滤饼，当滤液的电导率 小于300y S'本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备凹凸棒土／氧化锌纳米复合材料的方法，在水相对凹凸棒土原料进行提纯和分散处理，制备出纳米凹凸棒土分散液，其特征在于采用如下步骤：　（１）将所述纳米凹凸棒土分散液的温度调节到３０～１００℃，边搅拌边分别向纳米凹凸棒土分散液中加入浓度为０．３～３ｍｏｌ.Ｌ↑［－１］的锌盐水溶液和浓度为０．３～２ｍｏｌ.Ｌ↑［－１］的碳酸盐水溶液，维持反应体系混合液的ｐＨ值为６．０～８．０，反应液加完后，继续搅拌０．５～５小时；　（２）将步骤（１）所制备的纳米凹凸棒土和碱式碳酸锌组成的混合浆液进行过滤，并用去离子水洗涤滤饼，当滤液的电导率小于３００μＳ.ｃｍ↑［－１］时，洗涤结束；　（３）将步骤（２）所得的滤饼在不高于１１０℃下干燥，然后在３００～６００℃下焙烧１～１０小时，粉碎。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚超，刘敏，陈志刚，李为民，胡晓莉，刘建平，
申请(专利权)人：江苏工业学院，江苏南大紫金科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]