專利名稱：用于水處理的膨潤土基復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于水處理的新型膨潤土基復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國水資源短缺，大量工業(yè)廢水和生活污水未經(jīng)處理直接排放，使水污染問題日益嚴(yán)重。尤其是水中的持久性有機(jī)污染物，多數(shù)具有致癌、致畸、致突變效應(yīng)，易在生物體內(nèi)富集并通過食物鏈放大，最終危害人體健康。造成水污染嚴(yán)重的主要原因之一是缺少經(jīng)濟(jì)、高效的有機(jī)廢水處理的實用技術(shù)和新型材料。膨潤土復(fù)合材料由于其特殊的結(jié)構(gòu)和效應(yīng)，能有效吸附處理難降解有機(jī)污染物，在廢水處理及污染環(huán)境修復(fù)中有廣闊的應(yīng)用前景。
我國膨潤土礦產(chǎn)資源豐富，分布于23個省和自治區(qū)，探明儲量20億噸以上。目前，膨潤土的開采利用率不到探明儲量的1％，國內(nèi)膨潤土行業(yè)企業(yè)規(guī)模小，技術(shù)水平低，以生產(chǎn)原土、活性白土等低端產(chǎn)品為主。因此，開發(fā)研制新型膨潤土復(fù)合材料對充分利用我國豐富的膨潤土資源，保護(hù)環(huán)境，乃至提升膨潤土系列產(chǎn)品的附加值，增加出口創(chuàng)匯均具有十分重要的意義，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。
近年來，用復(fù)合表面活性劑、新型表面活性劑、表面活性劑和無機(jī)柱撐劑改性膨潤土，已成為膨潤土基復(fù)合材料制備的一大熱點。最常用的有機(jī)改性劑是長鏈陽離子季銨鹽或胺，還有雙十八銨鹽，OT-三甲基十八烷基氯化銨，二甲基十八烷基芐基氯化銨，溴化十六烷基三甲基氯化銨(CTMAB)和三甲基十八烷基氯化銨等。Smith[1]等用長短碳鏈的雙陽離子表面活性劑改性膨潤土，研究了它們對非極性有機(jī)物的吸附機(jī)理。朱利中[2-6]等用陰離子表面活性劑SOBS、SDS和陽離子表面活性劑CTMAB共同改性膨潤土，提高了有機(jī)膨潤土對水中有機(jī)污染物的吸附及對印染廢水的脫色性能。但是用這些改性膨潤土進(jìn)行污水處理或印染廢水脫色處理均存在用量大，效率低的缺點，平均每處理500mL染料廢水時，膨潤土用量達(dá)到了500～1000mg，沉渣量較大，影響了有機(jī)改性膨潤土在染色廢水處理中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有有機(jī)膨潤土在處理污水和印染廢水時存在的缺點，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型的用于水處理的膨潤土基復(fù)合材料及其制備方法，該材料克服了以往有機(jī)膨潤土在水處理時存在的用量大、沉降速度慢、脫色效率不高的問題。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明的膨潤土基復(fù)合材料主要由以下重量份數(shù)的成分組成鈉基膨潤土73.26～82.94份；溴化十六烷基三甲基氯化銨(CTMAB) 12.68～18.92份；陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)2.40～7.39份；水1.00～2.00份。
作為一個優(yōu)選方案，本發(fā)明的膨潤土基復(fù)合材料由以下重量份數(shù)的成分組成鈉基膨潤土 77.63份；溴化十六烷基三甲基氯化銨 18.92份；陽離子聚丙烯酰胺 2.43份；水 1份。
上述膨潤土基復(fù)合材料的制備方法如下稱取鈉基膨潤土于反應(yīng)器中，加水配成質(zhì)量比為8～10％的懸濁液，攪拌均勻后加入溴化十六烷基三甲基氯化銨，充分振蕩后，抽濾、洗滌、烘干，粉碎；所得產(chǎn)物與質(zhì)量濃度0.5～1.5g/L的陽離子聚丙烯酰胺溶液以10g∶200ml的比例混合，攪拌均勻并充分振蕩后，抽濾、洗滌、烘干、粉碎，得白色粉末狀的成品。
所述鈉基膨潤土的陽離子容量為100～110mmol/100mg土，蒙脫石含量為92％～97％，粒度為100～150目。
所述溴化十六烷基三甲基氯化銨純度為分析純，分子量為364.47。
所述振蕩均是在20℃～100℃的恒溫下進(jìn)行10～12小時；振蕩后冷卻至20～35℃后進(jìn)行抽濾。最佳振蕩溫度為50～70℃。
所述烘干均在80～90℃下進(jìn)行。
所得產(chǎn)物粉碎后過100目篩。
采用本發(fā)明所得的膨潤土基復(fù)合材料處理500ml染料廢水到脫色率為80％左右時，用量只需125mg，靜置沉降時間為20min。而采用以往的機(jī)膨潤土處理500ml染料廢水到脫色率為80％左右時，膨潤土的用量需要500～1000mg，靜置沉降時間一般為1小時左右。因此，本發(fā)明所得的膨潤土基復(fù)合材料克服了以往有機(jī)膨潤土在水處理時存在的用量大、沉降速度慢、脫色效率不高的問題。
具體實施例方式
實施例一稱取16.0g鈉基膨潤土于500ml三角燒瓶中，鈉基膨潤土的陽離子容量為100～110mmol/100mg土，蒙脫石含量為92％～97％，粒度為100～150目；加去離子水配成質(zhì)量比為8％的懸濁液，攪拌均勻后加入60％膨潤土陽離子容量的CTMAB3.90g，60℃下恒溫振蕩12h，冷卻至常溫后抽濾、洗滌，90℃下烘干，粉碎過100目篩備用。將10g該法制得的CTMAB有機(jī)膨潤土與質(zhì)量濃度0.5g·L-1的CPAM溶液200ml混合，攪拌均勻后60℃下恒溫振蕩12h，冷卻至常溫后抽濾、洗滌，90℃下烘干，粉碎過100目篩，所得產(chǎn)品為白色粉末。
實施例二稱取16.0g鈉基膨潤土于500ml三角燒瓶中，鈉基膨潤土的陽離子容量為100～110mmol/100mg土，蒙脫石含量為92％～97％，粒度為100～150目；加去離子水配成質(zhì)量比為9％的懸濁液，攪拌均勻后加入40％膨潤土陽離子容量的CTMAB2.60g，50℃下恒溫振蕩12h，冷卻至常溫后抽濾、洗滌，90℃下烘干，粉碎過100目篩備用。將10g該法制得的CTMAB有機(jī)膨潤土與質(zhì)量濃度1.0g·L-1的CPAM溶液200ml混合，攪拌均勻后60℃下恒溫振蕩12h，冷卻至常溫后抽濾、洗滌，90℃下烘干，粉碎過100目篩，所得產(chǎn)品為白色粉末。
實施例三稱取16.0g鈉基膨潤土于500ml三角燒瓶中，鈉基膨潤土的陽離子容量為100～110mmol/100mg土，蒙脫石含量為92％～97％，粒度為100～150目；加去離子水配成質(zhì)量比為10％的懸濁液，攪拌均勻后加入50％膨潤土陽離子容量的CTMAB3.25g，50℃下恒溫振蕩12h，冷卻至常溫后抽濾、洗滌，80℃下烘干，粉碎過100目篩備用。將10g該法制得的CTMAB有機(jī)膨潤土與質(zhì)量濃度1.5g·L-1的CPAM溶液200ml混合，攪拌均勻后60℃下恒溫振蕩12h，冷卻至常溫后抽濾、洗滌，90℃下烘干，粉碎過100目篩，產(chǎn)品為白色粉末。
參考文獻(xiàn)[1]Smith J A，Galan A.Sorption of nonionic organic contaminants to single anddual cation bentonites from water[J].Environ.Sci.Technol.1995，29(3)685-692[2]朱利中，陳寶梁，沈韓艷等.雙陽離子有機(jī)膨潤土吸附水中有機(jī)物的性能[J].中國環(huán)境科學(xué)，1999，19(6)325-329[3]朱利中，陳寶梁，李銘霞等.雙陽離子有機(jī)膨潤土吸附水中有機(jī)物的特征及機(jī)理研究[J].
環(huán)境科學(xué)學(xué)報，1999，19(6)597-603[4]朱利中，蘇玉紅，沈?qū)W優(yōu)等.陰—陽離子有機(jī)膨潤土協(xié)同吸附作用及其機(jī)理研究[J].中國環(huán)境科學(xué)，2001，21(5)408-411[5]朱利中，蘇玉紅.苯蒸汽在有機(jī)膨潤土上的吸附行為研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2001，21(6)669-673[6]朱利中，陳寶梁，葛淵數(shù)等.對硝基苯酚在陰—陽離子有機(jī)膨潤土/水間的界面行為研究[J].環(huán)境化學(xué)，2000，19(5)419-42權(quán)利要求
1.一種用于廢水處理的膨潤土基復(fù)合材料，主要由以下重量份數(shù)的成分組成鈉基膨潤土73.26～82.94份；溴化十六烷基三甲基氯化銨 12.68～18.92份；陽離子聚丙烯酰胺 2.40～7.39份；水1.00～2.00份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征是由以下重量份數(shù)的成分組成鈉基膨潤土77.63份；溴化十六烷基三甲基氯化銨 18.92份；陽離子聚丙烯酰胺 2.43份；水1份。
3.一種制備如權(quán)利要求1或2所述復(fù)合材料的方法如下稱取鈉基膨潤土于反應(yīng)容器中，加水配成質(zhì)量比為8～10％的懸濁液，攪拌均勻后加入溴化十六烷基三甲基氯化銨，充分振蕩后，抽濾、洗滌、烘干，粉碎；所得產(chǎn)物與質(zhì)量濃度0.5～1.5g/L的陽離子聚丙烯酰胺溶液以10g∶200ml的比例混合，攪拌均勻后，充分振蕩后，抽濾、洗滌、烘干、粉碎，得白色粉末狀的成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述鈉基膨潤土的陽離子容量為100～110mmol/100mg土，蒙脫石含量為92％～97％，粒度為100～150目。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述溴化十六烷基三甲基氯化銨純度為分析純。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述振蕩均是在20℃～100℃下恒溫進(jìn)行10～12小時；振蕩后冷卻至20～35℃后進(jìn)行抽濾。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述振蕩在50℃～70℃下恒溫進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述烘干均在80～90℃下進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所得產(chǎn)物粉碎后過100目篩。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于水處理的膨潤土基復(fù)合材料及其制備方法。該復(fù)合材料由以成分組成鈉基膨潤土73.26～82.94份；溴化十六烷基三甲基氯化銨12.68～18.92份；陽離子聚丙烯酰胺2.40～7.39份；水1.00～2.00份。制備方法是稱取鈉基膨潤土于反應(yīng)器中，加水配成懸濁液，攪拌均勻后加入溴化十六烷基三甲基氯化銨，充分振蕩后，抽濾、洗滌、烘干，粉碎；所得產(chǎn)物與陽離子聚丙烯酰胺溶液混合，攪拌均勻并充分振蕩后，抽濾、洗滌、烘干、粉碎，得白色粉末狀的成品。采用本發(fā)明所得的膨潤土基復(fù)合材料進(jìn)行水處理用量少、沉降速度快、脫色效率高。
文檔編號C04B20/02GK1769191SQ20051003698
公開日2006年5月10日 申請日期2005年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月5日
發(fā)明者李明玉, 任海貝 申請人:暨南大學(xué)