一種固化土壤中汞的改性鈉基膨潤(rùn)土制備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料改性領(lǐng)域和土壤重金屬固化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種固化土壤中 萊的改性納基膨潤(rùn)土的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 膨潤(rùn)土是一種天然粘土礦物，加入土壤中不易改變土壤原有理化性質(zhì)，而且在我 國(guó)儲(chǔ)量豐富，來(lái)源廣泛、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、價(jià)格低廉，在環(huán)境污染修復(fù)方面已逐步應(yīng)用到了大氣、水 和土壤等的污染治理中。
[0003]膨潤(rùn)土主要成分為蒙脫石，其具有很強(qiáng)的陽(yáng)離子交換性和吸附性。膨潤(rùn)土的吸附 作用分為物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附三種類(lèi)型。其中，物理吸附是膨潤(rùn)土與吸附質(zhì) 之間分子間力產(chǎn)生的可逆吸附過(guò)程，化學(xué)吸附是膨潤(rùn)土與吸附質(zhì)之間化學(xué)鍵力而產(chǎn)生的不 可逆吸附過(guò)程，離子交換吸附主要是由進(jìn)入到膨潤(rùn)土層間的陽(yáng)離子與層間原有陽(yáng)離子進(jìn)行 交換，該過(guò)程也是可逆的。膨潤(rùn)土作為環(huán)境凈化材料，對(duì)污水進(jìn)行凈化處理主要通過(guò)吸附性 和離子交換性除去水體中重金屬離子，實(shí)現(xiàn)凈化水質(zhì)的目的。將膨潤(rùn)土直接應(yīng)用到土壤重 金屬固化，因其吸附可逆性，固化效果不佳。汞屬于軟酸，巰基屬于軟堿，根據(jù)"軟硬酸堿理 論"，巰基材料對(duì)重金屬汞有很強(qiáng)的親和力，這種親和力遠(yuǎn)高于其他有機(jī)和無(wú)機(jī)配體。
[0004] 本發(fā)明制備的材料是將3-巰丙基三甲氧基硅烷負(fù)載到膨潤(rùn)土上。有機(jī)改性存在有 機(jī)分子量大，阻塞膨潤(rùn)土的孔隙率，土壤重金屬固化率不高的問(wèn)題，本發(fā)明結(jié)合高溫焙燒改 性和硫酸改性方法，提高了膨潤(rùn)土的孔隙率及化學(xué)負(fù)載位點(diǎn)，更多3-巰丙基三甲氧基硅烷 負(fù)載到膨潤(rùn)土上。本發(fā)明突破了局限于只能高效去除水中重金屬的特性，對(duì)土壤中重金屬 產(chǎn)生較高的固化率和較強(qiáng)的穩(wěn)定性，且并未改變土壤的理化性質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種固化土壤中汞的改性鈉基膨潤(rùn)土及其制備方法。固化土 壤中汞的改性鈉基膨潤(rùn)土以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0006] -種改性鈉基膨潤(rùn)土的制備方法，其特征在于，先進(jìn)行高溫活化，再利用硫酸改 性，最后負(fù)載3_巰丙基三甲氧基硅烷制備得到。
[0007] 先將鈉基膨潤(rùn)土置于馬弗爐中焙燒2h;將焙燒后的鈉基膨潤(rùn)土置于一定濃度硫酸 溶液中，80°C水浴條件下機(jī)械攪拌反應(yīng)4h，用水洗滌至中性，烘干，研碎;將硫酸改性過(guò)的鈉 基膨潤(rùn)土加到3-巰丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液中，常溫機(jī)械攪拌12h，用乙醇水溶液洗凈殘 余的3-巰丙基三甲氧基硅烷，烘干，粉碎。
[0008]本發(fā)明的硫酸溶液對(duì)應(yīng)的為濃硫酸29-47質(zhì)量份和水184-175質(zhì)量份組成的硫酸 溶液;濃硫酸質(zhì)量百分含量為95%-98% ;乙醇質(zhì)量百分含量為>99.7%，3-巰丙基三甲氧基 硅烷，質(zhì)量百分含量>96.0%。
[0009] 硫酸改性過(guò)的鈉基膨潤(rùn)土加到3-巰丙基三甲氧基硅烷和乙醇溶液中，其中硫酸改 性過(guò)的鈉基膨潤(rùn)土20份，3-巰丙基三甲氧基硅烷13-19份，乙醇158份。
[0010] 高溫改性溫度為230-330°C。硫酸改性時(shí)所用材料重量份數(shù)為；鈉基膨潤(rùn)土 20份， 對(duì)應(yīng)濃硫酸29-47份和水184-175份組成的硫酸溶液。
[0011] 本發(fā)明特點(diǎn)：制備過(guò)程簡(jiǎn)單，固化劑本身不會(huì)產(chǎn)生二次污染，與未改性的鈉基膨潤(rùn) 土相比土壤重金屬Hg的固化率高，突破了局限于只能高效去除水中重金屬的固化劑的特 性，對(duì)土壤中重金屬也有較高的固化率和較強(qiáng)的穩(wěn)定性，且并未改變土壤的理化性質(zhì)。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0013] 實(shí)施例1
[0014] 將100目的鈉基膨潤(rùn)土置于馬弗爐，在230°C下焙燒2h;焙燒后的鈉基膨潤(rùn)土置于 硫酸溶液中，材料重量份數(shù)為鈉基膨潤(rùn)土 20份，濃硫酸42份和水178份的硫酸溶液，80°C水 浴條件下機(jī)械攪拌4h，用水洗滌土樣呈中性，烘干，研碎;硫酸改性后的鈉基膨潤(rùn)土置于3-巰丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液中，材料重量份數(shù)為硫酸改性過(guò)的鈉基膨潤(rùn)土 20份，3-巰丙 基三甲氧基硅烷17份，乙醇158份，常溫機(jī)械攪拌12h，用乙醇水溶液洗凈殘余3-巰丙基三甲 氧基硅烷，烘干，研碎制得。
[0015] 將固化劑加入到汞污染的土壤中，固化劑與土壤的質(zhì)量比，固化劑：土壤=3: 1000。將土與固化劑混合均勻;再加入去離子水，去離子水與混合土質(zhì)量比，去離子水:混合 土 = 1;1;將加水的混合土置于陰涼處，定期澆水，保證混合土中含水率60±5%，固化三周 后，測(cè)定土壤中有效態(tài)汞含量結(jié)果見(jiàn)表1。
[0016] 實(shí)施例2
[0017]將100目的鈉基膨潤(rùn)土置于馬弗爐，在260°C下焙燒2h;焙燒后的鈉基膨潤(rùn)土置于 硫酸溶液中，材料重量份數(shù)為鈉基膨潤(rùn)土 20份，濃硫酸35份，水181份，80°C水浴條件下機(jī)械 攪拌4h，用水洗滌土樣呈中性，烘干，研碎;硫酸改性后的鈉基膨潤(rùn)土置于3-巰丙基三甲氧 基硅烷乙醇溶液中，材料重量份數(shù)為硫酸改性過(guò)的鈉基膨潤(rùn)土 20份，3-巰丙基三甲氧基硅 烷13份，乙醇158份，常溫機(jī)械攪拌12h，用乙醇水溶液洗凈殘余3-巰丙基三甲氧基硅烷，烘 干，研碎制得。固化方案流程如實(shí)施例1，測(cè)定土壤中有效態(tài)汞含量結(jié)果見(jiàn)表1。
[0018] 實(shí)施例3
[0019]將100目的鈉基膨潤(rùn)土置于馬弗爐，在295°C下焙燒2h;焙燒后的鈉基膨潤(rùn)土置于 硫酸溶液中，材料重量份數(shù)為鈉基膨潤(rùn)土 20份，濃硫酸29份，水184份，80°C水浴條件下機(jī)械 攪拌4h，用水洗滌土樣呈中性，烘干，研碎;硫酸改性后的鈉基膨潤(rùn)土置于3-巰丙基三甲氧 基硅烷乙醇溶液中，材料重量份數(shù)為硫酸改性過(guò)的鈉基膨潤(rùn)土 20份，3-巰丙基三甲氧基硅 烷17份，乙醇158份，常溫機(jī)械攪拌12h，用乙醇水溶液洗凈殘余3-巰丙基三甲氧基硅烷，烘 干，研碎制得。固化方案流程如實(shí)施例1，測(cè)定土壤中有效態(tài)汞含量結(jié)果見(jiàn)表1。
[0020] 實(shí)施例4
[0021] 將100目的鈉基膨潤(rùn)土置于馬弗爐，在295°C下焙燒2h;焙燒后的鈉基膨潤(rùn)土置于 硫酸溶液中，材料重量份數(shù)為鈉基膨潤(rùn)土 20份，濃硫酸35份，水181份，80°C水浴條件下機(jī)械 攪拌4h，用水洗滌土樣呈中性，烘干，研碎;硫酸改性后的鈉基膨潤(rùn)土置于3-巰丙基三甲氧 基硅烷乙醇溶液中，材料重量份數(shù)為硫酸改性過(guò)的鈉基膨潤(rùn)土 20份，3-巰丙基三甲氧基硅 烷19份，乙醇158份，常溫機(jī)械攪拌12h，用乙醇水溶液洗凈殘余3-巰丙基三甲氧基硅烷，烘 干，研碎制得。固化方案流程如實(shí)施例1，測(cè)定土壤中有效態(tài)汞含量結(jié)果見(jiàn)表1。
[0022] 實(shí)施例5
[0023]將100目的鈉基膨潤(rùn)土置于馬弗爐，在230°C下焙燒2h;焙燒后的鈉基膨潤(rùn)土置于 硫酸溶液中，材料重量份數(shù)為鈉基膨潤(rùn)土 20份，濃硫酸47份，水175份，80°C水浴條件下機(jī)械 攪拌4h，用水洗滌土樣呈中性，烘干，研碎;硫酸改性后的鈉基膨潤(rùn)土置于3-巰丙基三甲氧 基硅烷乙醇溶液中，材料重量份數(shù)為硫酸改性過(guò)的鈉基膨潤(rùn)土 20份，3-巰丙基三甲氧基硅 烷15份，乙醇158份，常溫機(jī)械攪拌12h，用乙醇水溶液洗凈殘余3-巰丙基三甲氧基硅烷，烘 干，研碎制得。固化方案流程如實(shí)施例1，測(cè)定土壤中有效態(tài)汞含量結(jié)果見(jiàn)表1。
[0024] 實(shí)施例6
[0025]將100目的鈉基膨潤(rùn)土置于馬弗爐，在230°C下焙燒2h;焙燒后的鈉基膨潤(rùn)土置于 硫酸溶液中，材料重量份數(shù)為鈉基膨潤(rùn)土 20份，濃硫酸35份，水181份，80°C水浴條件下機(jī)械 攪拌4h，用水洗滌土樣呈中性，烘干，研碎;硫酸改性后的鈉基膨潤(rùn)土置于3-巰丙基三甲氧 基硅烷乙醇溶液中，材料重量份數(shù)為硫酸改性過(guò)的鈉基膨潤(rùn)土 20份，3-巰丙基三甲氧基硅 烷17份，乙醇158份，常溫機(jī)械攪拌12h，用乙醇水溶液洗凈殘余3-巰丙基三甲氧基硅烷，烘 干，研碎制得。固化方案流程如實(shí)施例1，測(cè)定土壤中有效態(tài)汞含量結(jié)果見(jiàn)表1。
[0026] 考慮到酸雨可能影響固化劑對(duì)有效態(tài)汞的固化作用，利用配置好的模擬酸雨(Ph = 4.0)對(duì)實(shí)施例1-6已固化三周的土壤進(jìn)行酸雨沖刷，沖刷之后，有效態(tài)汞的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)下 表1。從表中可看出，Ph= 4.0的酸雨沖刷固化土壤，與沖洗前比，有效態(tài)汞含量增加并不明 顯，說(shuō)明改性鈉基膨潤(rùn)土固化土壤重金屬Hg的抗酸雨效果好。
[0027]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改性鈉基膨潤(rùn)土的制備方法，其特征在于，先進(jìn)行高溫活化，再利用硫酸改性， 最后負(fù)載3-巰丙基三甲氧基硅烷制備得到。2. 按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，先將鈉基膨潤(rùn)土置于馬弗爐中焙燒2h;將焙燒 后的鈉基膨潤(rùn)土置于一定濃度硫酸溶液中，80°C水浴條件下機(jī)械攪拌反應(yīng)4h，用水洗滌至 中性，烘干，研碎;將硫酸改性過(guò)的鈉基膨潤(rùn)土加到3-巰丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液中，常 溫機(jī)械攪拌12h，用乙醇水溶液洗凈殘余的3-巰丙基三甲氧基硅烷，烘干，粉碎。3. 按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，馬弗爐中高溫改性溫度為230-330°C。4. 按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，硫酸改性時(shí)所用材料重量份數(shù)為；鈉基膨潤(rùn)土 20份，對(duì)應(yīng)濃硫酸29-47份和水184-175份組成的硫酸溶液。5. 按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，硫酸改性過(guò)的鈉基膨潤(rùn)土加到3-巰丙基三甲氧 基硅烷乙醇溶液中，其中硫酸改性過(guò)的鈉基膨潤(rùn)土20份，3-巰丙基三甲氧基硅烷13-19份， 乙醇158份;乙醇質(zhì)量百分含量為>99.7 %，3-巰丙基三甲氧基硅烷，質(zhì)量百分含量>96.0 %。6. 按照權(quán)利要求1-5所述的任一方法制備的改性鈉基膨潤(rùn)土用于固化土壤中汞。
【專(zhuān)利摘要】一種固化土壤中汞的改性鈉基膨潤(rùn)土的制備方法，材料改性領(lǐng)域和土壤重金屬固化技術(shù)領(lǐng)域。該固化材料以鈉基膨潤(rùn)土為原料，先進(jìn)行高溫活化，再利用硫酸改性，最后再負(fù)載巰基材料制備得到。本發(fā)明按照以下重量成份制成：鈉基膨潤(rùn)土20份，濃硫酸29-47份，水184-175份，巰基材料13-19份，本發(fā)明制備過(guò)程簡(jiǎn)單，克服現(xiàn)有固化劑對(duì)土壤重金屬固化率不高，固化穩(wěn)定性不好的缺點(diǎn)，以及限于水處理效果佳的局限性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤中汞較高的固化能力。
【IPC分類(lèi)】C01B33/44
【公開(kāi)號(hào)】CN105460942
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510768002
【發(fā)明人】馮流, 張玉枝, 田靜, 馬世娜
【申請(qǐng)人】北京化工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月11日