專利名稱：一種無機(jī)改性膨潤土及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無機(jī)改性膨潤土，特別是涉及一種提供一種以無機(jī) 銨為改性劑的無機(jī)改性膨潤土。
背景技術(shù)：
膨潤土是一種在自然界分布較為廣泛的粘土類礦物，屬非金屬礦產(chǎn)。
中國的膨潤土礦資源非常豐富，儲量居世界首位，占世界總量的60%，預(yù)
測資源量在70億t以上，并以分布廣、埋藏淺、易采掘及品種齊全為特點(diǎn)。
膨潤土及其提純改型產(chǎn)品都不同程度地具有一些優(yōu)越的特性，這些特性主
要有膨脹性、親水性(或親油性，如有機(jī)膨潤土)、吸附性、陽離子交換
性、催化活性、分散性、懸浮性、粘接性、觸變性、穩(wěn)定性、無毒性。隨
著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對膨潤土結(jié)晶特性和物理化學(xué)性質(zhì)的了解逐漸加
深，膨潤土在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究方面的使用日益廣泛。它作為粘結(jié)劑、
懸浮劑、增稠劑、觸變劑、絮凝劑、穩(wěn)定劑、凈化脫色劑、充填劑、催化
劑以及催化劑載體在冶金、機(jī)械鑄造、鉆探、石油化工、輕工、農(nóng)林牧、
建筑工程、環(huán)保等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用前景。特別是膨潤土帶電性和
較大的比表面積使其具有較強(qiáng)的吸附性，因此膨潤土具有良好的離子交換
能力和吸附性能，可用于多種污染物的去除。但是天然膨潤土中由于表面 硅氧結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的親水性和層間大量可交換性陽離子的水解，使其表面
通常存在一層薄的水膜，而限制了在水溶液中的應(yīng)用；此外，膨潤土固液 分離速度慢，絮凝物脫水效果差，也影響了其實(shí)際應(yīng)用。為了滿足某種需要或?yàn)榱颂岣吲驖櫷恋氖褂眯Ч?，獲得具有實(shí)用性的高性能膨潤土，在一 定條件下，人為地在膨潤土中引進(jìn)一些無機(jī)離子或(和)有機(jī)化合物，使 膨潤土的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，達(dá)到對膨潤土改型的目的。目前，對 膨潤土的改性研究主要集中于以下幾方面
1. 酸活化處理經(jīng)酸處理的膨潤土與原土相比，孔道和孔隙結(jié)構(gòu)有所 改善，原土較為致密的片狀板層堆積結(jié)構(gòu)變得疏松，孔道擴(kuò)大，有利于污 染物分子的進(jìn)入并進(jìn)行有效的吸附。
2. 高溫焙燒在適當(dāng)溫度下焙燒一定時(shí)間后，膨潤土的表面水及空隙 中的一些雜質(zhì)基本除去，空隙率和比表面積增大，從而增強(qiáng)吸附性能。
3. 無機(jī)鹽處理將無機(jī)多聚羥基金屬離子如Al、 Cr、 Fe、 Bi、 Zr、 Co、 Ni等交換進(jìn)入層間，將單元層橋聯(lián)并撐開，形成一種二維通道的"層 柱"狀結(jié)構(gòu)的新礦物，即交聯(lián)膨潤土，也稱柱撐膨潤土。柱撐膨潤土具有 很高的比表面積及熱穩(wěn)定性，其路易斯酸活性很高。同時(shí)由于柱撐膨潤土 獨(dú)特的極性、孔徑分布和高比表面積，因而其吸附性能大大增強(qiáng)。
4. 有機(jī)覆蓋處理用長鏈烷基伯銨、仲銨、叔銨、季銨鹽、酰銨以及
季磷鹽等有機(jī)陽離子，置換膨潤土蒙脫石中粒子表面原先吸附的陽離子。 這樣，將體積較大的有機(jī)陽離子引入膨潤土蒙脫石層間，形成大孔洞的材 料，使其結(jié)構(gòu)改變，從而達(dá)到有機(jī)改性的目的。
經(jīng)多年研究發(fā)現(xiàn)，改性膨潤土作為水處理劑在各類廢水處理尤其是工 業(yè)廢水處理中的應(yīng)用潛力巨大。改性土可廣泛應(yīng)用于去除芳香族化合 物、有毒和難降解有機(jī)物、除色等。由于價(jià)格低廉，適用范圍廣，隨 著研究的不斷深入，改性膨潤土水處理劑將有可能取代傳統(tǒng)吸附劑在廢水處理中的地位，在廢水處理中得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于以無機(jī)銨鹽為原料對膨潤土進(jìn)行改性，提供一種以 無機(jī)銨為改性劑的無機(jī)改性膨潤土。以鉬酸銨、氯化銨、硫酸銨等無機(jī)銨 鹽為改性劑對膨潤土進(jìn)行改性，無機(jī)銨鹽改性膨潤土可能成為新型特殊材 料，其制備過程中減少了多聚羥基金屬離子交聯(lián)劑的制備，相比傳統(tǒng)的無 機(jī)交聯(lián)改性操作簡單。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的-
一種無機(jī)改性膨潤土，以無機(jī)銨鹽一鉬酸銨、氯化銨、硫酸銨為改性
劑，對鈉基膨潤土進(jìn)行改性；改性后及改性后水洗土 IR圖中均在1444cm"
及880 cn^1附近增加了兩個(gè)氨基特征峰，改性膨潤土的X-射線譜圖中001
峰向小角度移動或消失。
一種無機(jī)改性膨潤土的制備方法，其制備過程如下 首先處理原土將原土于105"C干燥箱中烘干，用球磨機(jī)將其粉碎，
研磨，再過0.16mm篩，加入37。的Na2C03溶液加熱攪拌，浸泡48小時(shí)，
抽濾，烘干，研磨，過0.16mm篩，備用；
然后配制無機(jī)銨溶液:用蒸餾水配制成0.1 % -0.2%濃度的無機(jī)銨溶液；
最后制備無機(jī)銨改性膨潤土將一定量的鈉化土加入蒸餾水?dāng)嚢瑁?br> 制成10%的鈉化土懸濁液，再向懸濁液中加入0.1%-0.2%的無機(jī)銨溶液混 合均勻，將其微波加熱lOmiii，再用抽濾機(jī)抽濾，放入烘箱中烘干，放入 研缽中研磨，過0.16mm篩，即得無機(jī)銨改性膨潤土。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是本發(fā)明以無機(jī)銨鹽一鉬酸銨等無機(jī)銨鹽為原料對膨潤土進(jìn)行改性，作 為一種新型的改性膨潤土，具有價(jià)格低、性能好、操作簡便的特點(diǎn)，適合 工業(yè)廢水處理；通過微波處理的手段改性，加快改性反應(yīng)速度，又不增加 其它化學(xué)成分；除無機(jī)銨本身的吸附性之外，無機(jī)銨的分子鏈中含有的氨 基，當(dāng)其溶解于酸性溶液中時(shí)，即帶有正電荷。這樣，膨潤土和銨離子可 以依靠正負(fù)電荷的吸引結(jié)合在一起。可鉆入膨潤土蒙脫石的片層之間，增 大層間距，改變了膨潤土層間距和比表面積，提高了膨潤土的吸附能力。 而且鉬酸銨等無機(jī)銨鹽，用作改性劑，既引進(jìn)了氨基，相比有機(jī)改性劑， 成本低；同時(shí)避免使用無機(jī)酸、Al、 Cr、 Fe、 Bi、 Zr、 Co、 Ni等金屬化合 物，制備過程中減少了多聚羥基金屬離子交聯(lián)劑的制備，相比傳統(tǒng)的無機(jī) 交聯(lián)改性操作簡單。且鉬是一切固氮高等植物所必需的營養(yǎng)成分，鉬酸銨 本身除了用于石油工業(yè)及人造羊毛業(yè)中作為廣泛的催化劑等用途外，還被 用作農(nóng)用微肥，改性膨潤土在食品工業(yè)中應(yīng)用后，可以作為詞料和肥料， 而硫酸銨、氯化銨做為常規(guī)氮肥早己經(jīng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。改性膨潤土在食 品工業(yè)中應(yīng)用后，廢渣可以作為飼料和肥料，避免產(chǎn)生二次污染。無機(jī)銨 鹽改性膨潤土可能成為新型特殊材料，開拓膨潤土 (尤其是品質(zhì)較差的) 應(yīng)用領(lǐng)域。


本發(fā)明附圖為無機(jī)銨改性膨潤土的制備工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
合成原理天然土是一種層狀硅鋁酸鹽，層與層之間靠靜電作用結(jié)合，四面體及八面體存在廣泛的同晶置換，四面體中的S產(chǎn)常被AP+替代，八
面體中的AP常被Mg2+、 Fe3+、 Fe2+、 Ni2+、 Li+等替代，使層間產(chǎn)生弱的 負(fù)電荷，從而具有吸附某些陽離子的能力。無機(jī)銨的分子鏈中含有的氨基， 當(dāng)其溶解于酸性溶液中時(shí)，即帶有正電荷。這樣，膨潤土和銨離子可以依
靠正負(fù)電荷的吸引結(jié)合在一起。可鉆入膨潤土蒙脫石的片層之間，改變了 膨潤土層間距和比表面積，提高了膨潤土的吸附能力；通過X-射線衍射實(shí) 驗(yàn)和IR譜圖可以證實(shí)這一點(diǎn)。新型無機(jī)改性膨潤土IR譜圖顯示，改性后 及改性后水洗土 IR圖中均在1444cn^及880 cnf1附近增加了兩個(gè)氨基特 征峰，說明銨離子不僅依靠正電荷負(fù)載于膨潤土表面而且進(jìn)入了膨潤土的 層間。改性膨潤土的X-射線譜圖顯示圖中001峰向小角度移動或消失， 說明膨潤土的層間距增大，即銨離子鉆入膨潤土的層間。
原土的處理將原土于105'C干燥箱中烘干，用球磨機(jī)將其粉碎，研 磨，再過0.16mm篩，加入37。的Na2C03溶液加熱攪拌，浸泡48小時(shí)，抽 濾，烘干，研磨，過0.16mm篩，備用。
無機(jī)銨溶液的配制用蒸餾水配制成0.1%-0.2%濃度的無機(jī)銨溶液。 無機(jī)銨改性膨潤土的制備將一定量的鈉化土加入蒸餾水?dāng)嚢瑁渲?成10%的鈉化土懸濁液，再向懸濁液中加入0.1%-0.2%的無機(jī)銨溶液混合 均勻，將其微波加熱10min，再用抽濾機(jī)抽濾，放入烘箱中烘干，放入研 缽中研磨，過0.16mm篩，即得無機(jī)銨改性膨潤土。
無機(jī)銨改性膨潤土的最適宜制備條件
膨潤土漿液的濃度為10%，無機(jī)銨溶液濃度為0.1%-0.2%，微波加熱 時(shí)間10min，浸潤時(shí)間為20min。
權(quán)利要求
1. 一種無機(jī)改性膨潤土，其特征在于以無機(jī)銨鹽—鉬酸銨、氯化銨、硫酸銨為改性劑，對鈉基膨潤土進(jìn)行改性；改性后及改性后水洗土IR圖中均在1444cm-1及880cm-1附近增加了兩個(gè)氨基特征峰，改性膨潤土的X-射線譜圖中001峰向小角度移動或消失。
2. —種無機(jī)改性膨潤土的制備方法，其特征在于一種無機(jī)改性膨潤土 的制備過程如下首先處理原土將原土于105'C干燥箱中烘干，用球磨機(jī)將其粉碎， 研磨，再過0.16mm篩，加入3S的Na2C03溶液加熱攪拌，浸泡48小時(shí)， 抽濾，烘干，研磨，過0.16mm篩，備用；然后配制無機(jī)銨溶液:用蒸餾水配制成0.1%-0.2%濃度的無機(jī)銨溶液； 最后制備無機(jī)銨改性膨潤土將一定量的鈉化土加入蒸餾水?dāng)嚢?，?制成10%的鈉化土懸濁液，再向懸濁液中加入0.1%-0.2%的無機(jī)銨溶液混 合均勻，將其微波加熱10min，再用抽濾機(jī)抽濾，放入烘箱中烘干，放入 研缽中研磨，過0.16mm篩，即得無機(jī)鉸改性膨潤土。
全文摘要
一種無機(jī)改性膨潤土及其制備方法，涉及一種無機(jī)改性膨潤土，以無機(jī)銨鹽—鉬酸銨、氯化銨、硫酸銨等無機(jī)銨鹽為改性劑，對鈉基膨潤土進(jìn)行改性。制備方法，首先對原土進(jìn)行處理，然后配制無機(jī)銨溶液，最后制備無機(jī)銨改性膨潤土。將一定量的鈉化土加入蒸餾水?dāng)嚢?，配制?0％的鈉化土懸濁液，再向懸濁液中加入濃度為0.1％-0.2％的無機(jī)銨溶液混合均勻，將其微波加熱10min，抽濾，烘干，研磨，過0.16mm篩，得到無機(jī)銨改性納化土。作為一種新型改性膨潤土，具有價(jià)格低、性能好、操作簡便，適用范圍廣等特點(diǎn)。改性膨潤土作為水處理劑在各類廢水處理尤其是工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用潛力巨大。
文檔編號C01B33/44GK101428811SQ200810229149
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者紅 邵 申請人:沈陽化工學(xué)院