本发明专利技术提供了一种多功能坡缕石基吸附材料，其以坡缕石黏土作载体，蔗糖，β-环糊精、壳聚糖的复合物为碳源，六水合硫酸亚铁铵为催化剂，采用直接焙烧法制备而得。实验证明，该复合材料同时具有高效去除有机物、重金属离子、颜色及臭味的能力，因此，在处理有毒有机物、重金属离子和染料等废水方面有很大的应用潜力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废水处理
，涉及一种复合吸附材料，尤其涉及一种以坡缕石 (PGS)为载体的多功能坡缕石基吸附材料。
技术介绍
目前，随着钢铁、炼油、石油化工、塑料、合成纤维等工业的迅速发展，含酚废水的种类与数量也日益增加。当废水中酚类化合物的浓度过高时，会对生物带来明显的毒害性。 含酚废水的处理方法主要有萃取法、生物降解法、吸附法和光催化降解法等，其中吸附法是一种高、低浓度废水均适用的物理化学方法，且不引入新污染物，能有效地处理含酚废水。 吸附剂的种类很多，其中粘土矿物吸附剂是国内外都十分关注的廉价吸附材料。我国坡缕石粘土储量丰富，价格低廉，应用于工业废水深度处理具有成本低、效果好等优点。坡缕石作为一种新型吸附材料，近年来在水处理方面得到了广泛应用。但是坡缕石具有较大的表面积，由于其强亲水性导致它对有机污染物的亲和力较弱。因此，需要对坡缕石进行亲油性即有机化改性，对坡缕石有机改性研究较多的是利用一些表面活性剂如十八烷基三甲基氯化铵，聚二甲基二烯丙基氯化铵，十六烷基三甲基溴化铵等对坡缕石进行了改性，然后吸附微污染水中苯酚和水溶性染料活性红MF-3B，研究发现，改性坡缕石对微污染水中苯酚和染料活性红MFIB具有较强的吸附能力，然而表面活性剂改性方法存在方法繁琐、成本较高，后处理麻烦等缺点。《广州环境科学》2007，22(3):6_20，改性凹凸棒土对染料废水脱色初步实验[J] 公开了以凹凸棒土为原料，通过复配造粒、热处理的方法对凹凸棒土进行改性，并用改性后的凹凸棒土对染料废水进行处理。《科技创新导报》2009( 131-132，凹凸棒石-淀粉颗粒吸附剂的制备及在废水处理中的应用[J]通过研究造粒添加剂的种类、煅烧温度和保温时间等因素对凹凸棒石-淀粉颗粒脱色性的影响，结果表明，复配的凹凸棒石颗粒用于脱色处理效果良好，但应用领域较窄。《广东化工》2010，37(1): 20-22.凹凸棒活性炭复合滤料对刚果红的吸附性能研究[J]，其以凹凸棒活性炭复合滤料处理原水中的刚果红；凹凸棒活性炭复合滤料对刚果红的去除率随着刚果红溶液浓度的增加先增大后下降，吸附剂的投加量难以控制。《化工新型材料》，2008，36(11) :87-90.凹凸棒石/C复合材料的制备及其对苯酚的吸附性能研究[J]以葡萄糖为改性剂提供了一种低廉的凹凸棒有机改性方法，但该产品缺点是去除的目标污染物物单一，对酚类化合物的去除率也不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种吸附能力强的多功能化坡缕石基吸附材料。一、多功能坡缕石基吸附材料的制备本专利技术的多功能坡缕石基吸附材料，是将坡缕石经稀盐酸搅拌处理、洗涤，烘干，粉碎后得到的酸化坡缕石与复合碳源以1:广1:10的重量比溶于水中，在六水合硫酸亚铁铵的作用下，采用20 40KHz超声波处理l(T20min，形成悬浮溶液；过滤，干燥；然后在氮气保护下，于16(T200°C下焙烧广4h，研磨，得到黑色吸附剂。所述复合碳源由蔗糖、β-环糊精、壳聚糖以1:0.5:0.51:10:20的重量比复配而成。所述六水合硫酸亚铁铵的用量为复合碳源重量的20、0%。二、吸附材料的表征下面通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外吸收光谱(IR)、热重(TG)等手段对本专利技术制备的复合吸附材料进行表征，并进行吸附性能测试。UX 射线衍射(XRD)附图说明图1分别是坡缕石粘土、坡缕石/碳源复合材料以及碳源碳化后产物的XRD图谱。与标准图谱对照可知180°C处理坡缕石/碳源后产物XRD图谱(图Ι-b)与天然坡缕石粘土 (图Ι-a)相比，主要以坡缕石为主，另外还含少量的杂质(石英)，说明处理后坡缕石晶体结构基本保持不变。坡缕石/碳复合物碳化后，坡缕石的特征衍射峰略有升高，出现如图1-c 中碳化后形成的无定形碳的宽化衍射峰。原因可能为无定形碳的衍射峰强度很大，并且是宽峰，和无定形碳的衍射峰重叠。2、扫描电镜(SEM)图2为本专利技术制备的坡缕石基吸附材料的扫描电镜(SEM)。图2-a为坡缕石石SEM照片，坡缕石的原有形貌，直径25飞Onm ；图2-b是纯碳源碳化产物的扫描照片，产物为直径范围5 7μπι的碳微球；图2-c为坡缕石/碳源碳化后产物的扫描电镜照片。从图c可以看出，坡缕石纤维束表面附着很多类球状的纳米碳，其直径范围2(T35nm，并且在坡缕石黏土表面负载较均勻。与b图相比，复合材料中c的直径较小(2(T35nm)，由于反应过程中坡缕石的纳米纤维束抑制了碳球的生长，使得表面附着的无定形碳直径较小。3、红外吸收光谱(IR)图3为本专利技术制备的坡缕石基吸附材料的红外吸收光谱(IR)。图3-a为坡缕石的红外吸收光谱。坡缕石在^^。^—1左右并没有峰出现。图3-b为复合材料的红外谱图。由于有机碳的存在，坡缕石在^23(3!^1处出现了饱和C-H伸缩振动吸收。通过顶光谱比较分析， 坡缕石表面含有C-H官能团，说明复合材料具有一定亲有机性。4、热重曲线(TG)图4为本专利技术制备的坡缕石基吸附材料的热重曲线(TG)。图4-a为坡缕石的热重图， 失重为18%。图4-b为复合材料的热重图失重为56%，比较可以说明坡缕石上负载了一定量的有机碳。上述结果表明，坡缕石表面成功负载了均勻的碳颗粒。复合碳源碳化后以无定形碳负载在坡缕石表面，其直径为2(T35nm，使得坡缕石表面含有C-H有机官能团，使复合材料具有一定的亲有机性。三、吸附性能的测定1、对有机污染物的吸附能力测定方法取苯酚为目标污染物，考察坡缕石基吸附材料对苯酚的吸附效果。在250mL 碘量瓶中，加入50mL 5mg/L的苯酚溶液，加入PGS/C复合材料0. 5 lg，固液重量比为 1:50^1:100 (单位g)，盖紧后，于室温下，以一定的振荡速度于水浴恒温振荡器内振荡吸附池；离心，取上清夜，测定其苯酚残留量，计算苯酚去除率。苯酚在复合材料的平衡吸附量根据下式计算Qe = ν (c0 _ ce) / m式中V——苯酚溶液的体积(L);C0——苯酚溶液的初始质量浓度(mg/L)； ce——吸附平衡后苯酚质量浓度(mg/L)； m——吸附剂的质量(g)。溶液中苯酚含量采用GB7490-87的4_氨基安替比林分光光度法测定。(1)酸化坡缕石与复合碳源的质量比对PGS/C复合材料吸附性能的影响。实验1 将酸化坡缕石与复合碳源(蔗糖、β-环糊精、壳聚糖的质量比在1:1:1) 溶于水中，在六水合硫酸亚铁铵的作用下，采用40ΚΗζ超声波处理lOmin，形成悬浮溶液；过滤，干燥；然后在氮气保护下，于180°C下焙烧池，研磨，得到黑色吸附剂。改变酸化坡缕石与复合碳源的质量配比，测定PGS/C复合材料吸附性能，具体实验结果见表1。表1酸化坡缕石与复合碳源的重量比对PGS/C复合材料吸附性能的影响PGS/C质量比M11 -fi1 -qMO1:12苯酚去除率R%495157827540表1的实验结果显示，随着复合碳源比例增大，坡缕石晶体表面的碳层厚度也随之增加，对坡缕石黏土的有机化改性程度更加完全，使复合材料对苯酚的去除率也随之增强。但是，如果复合碳源的比重过大，会导致坡缕石黏土被炭层完全包覆，使得复合材料对苯酚的吸附将等同于炭层对苯酚的吸附，而坡缕石起不到吸附作用，从本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种多功能坡缕石基吸附材料，是将坡缕石经稀盐酸搅拌处理、洗涤，烘干，粉碎后得到的酸化坡缕石与复合碳源以１：１～１：１０的重量比溶于水中，在六水合硫酸亚铁铵的作用下，采用２０～４０ＫＨｚ超声波处理１０～２０ｍｉｎ，形成悬浮溶液；过滤，干燥；然后在氮气保护下，于１６０～２００℃下焙烧１～４ｈ，研磨，得到黑色吸附剂；所述复合碳源由蔗糖、环糊精、壳聚糖以１：０．５：０．５～１：１０：２０的重量比复配而成；所述六水合硫酸亚铁铵的用量为复合碳源重量的２０％～４０％。
【技术特征摘要】
1. 一种多功能坡缕石基吸附材料，是将坡缕石经稀盐酸搅拌处理、洗涤，烘干，粉碎后得到的酸化坡缕石与复合碳源以1:广1:10的重量比溶于水中，在六水合硫酸亚铁铵的作用下，采用2(Γ40ΚΗζ超声波处理l(T20min，形成悬浮溶液；过滤...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷自强，武战翠，张惠怡，沈智，张哲，马国富，王其召，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：62
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