專利名稱：改性蒙脫土作為去除水體系中有機(jī)氯農(nóng)藥吸附劑的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改性蒙脫土的用途，尤其涉及在水凈化領(lǐng)域的用途。
背景技術(shù)：
目前水體系中去除有機(jī)氯農(nóng)藥方法主要有吸附法、混凝沉淀法和超臨界萃取法等。其中混凝沉淀法對(duì)水中有機(jī)氯農(nóng)藥的處理很難達(dá)到0.1mg/L的標(biāo)準(zhǔn)；由于超臨界萃取技術(shù)的興起，也有不少利用超臨界技術(shù)對(duì)水中有機(jī)氯農(nóng)藥進(jìn)行去除的研究，但是超臨界技術(shù)進(jìn)行水處理工藝步驟較多，成本比較高，因而很難獲得廣泛的應(yīng)用；在吸附法中常用的吸附劑有活性炭和樹脂。但由于前者費(fèi)用高，再生困難，故其使用受到限制；后者雖然處理量大，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但也存在價(jià)格較貴且再生困難的問題。鑒于我國(guó)曾經(jīng)長(zhǎng)期大量使用農(nóng)藥，致使一些穩(wěn)定的機(jī)氯農(nóng)藥長(zhǎng)期在水域、土壤和生物體內(nèi)蓄積，并且不斷地在環(huán)境中循環(huán)。因此尋求一種資源豐富，使用方便，價(jià)格低廉的吸附劑顯的尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供改性蒙脫土的用途，即作為水處理吸附劑的新應(yīng)用。
本發(fā)明涉及的改性蒙脫土通過以下方法獲得(1)按照質(zhì)量比1∶49將鈉基蒙脫土分散到490ml去離子水中，室溫下攪拌3～4小時(shí)，靜置溶脹12小時(shí)；(2)將1.0CEC插層劑十六烷基三甲基溴化銨溶解在100ml水中，制成柱化劑；(3)將制成柱化劑，緩慢滴入蒙脫土混合液中，滴加時(shí)間控制在2小時(shí)，滴加過程鈉基蒙脫土持續(xù)攪拌抽濾，并用去離子水洗滌三遍以去除Br-等離子；(4)80℃下烘干，研磨，過140目篩。
實(shí)際上，本發(fā)明涉及改性蒙脫土作為去除水體系中有機(jī)氯農(nóng)藥吸附劑的應(yīng)用。
更具體說，涉及有機(jī)氯農(nóng)藥α-六六六、有機(jī)氯農(nóng)藥pp’-DDT、有機(jī)氯農(nóng)藥艾氏劑、有機(jī)氯農(nóng)藥五氯硝基苯中的任何一種或多種的組合。
為了更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，下面將改性蒙脫土對(duì)作為吸附劑的機(jī)理作進(jìn)一步分析，并列出了改性蒙脫土對(duì)四種有機(jī)氯農(nóng)藥的吸附實(shí)驗(yàn)。
蒙脫土屬于無(wú)機(jī)納米粘土，要想使它與聚合物進(jìn)行復(fù)合制備納米復(fù)合材料，首先得使蒙脫土有機(jī)化而使蒙脫土內(nèi)外表面由親水轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?，常用的方法就是用有機(jī)陽(yáng)離子進(jìn)行離子交換同時(shí)使層間距增大，改善層間微環(huán)境，降低表面能，利于單體或聚合物插入蒙脫土層間形成納米復(fù)合材料。一般來講，插層劑應(yīng)符合下列條件(1)插層劑的一端能與蒙脫土的表面形成較強(qiáng)的化學(xué)或物理作用，并易于進(jìn)入層狀蒙脫土晶片(001面)的空間，能顯著增大蒙脫土晶片的層間距；(2)插層劑分子另一端的分子結(jié)構(gòu)應(yīng)與單體或聚合物相容，或具有可反應(yīng)的基團(tuán)，能與聚合物單體或高分子形成較強(qiáng)的物理或化學(xué)作用，以利于單體或聚合物的插層，并能改善聚合物與蒙脫土的相容性，增強(qiáng)兩相間的界面結(jié)合，有助于提高復(fù)合材料的性能；(3)廉價(jià)、易得，最好是現(xiàn)有的工業(yè)品，常用的插層劑有烷基銨鹽、季銨鹽、吡啶類衍生物和其它陽(yáng)離子型表面活性劑等.
本實(shí)驗(yàn)以十六烷基三甲基溴化銨為有機(jī)改性劑，通過對(duì)離子交換容量(CEC)的計(jì)算來加入一定量的改性劑來對(duì)蒙脫土進(jìn)行有機(jī)改性。
1.有機(jī)改性蒙脫土對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥α-六六六的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)配制一系列不同濃度的α-六六六農(nóng)藥溶液，倒入盛有0.1g土的100ml錐形瓶中，于25℃水浴中，磁力攪拌，反應(yīng)2h，立即離心10min并抽濾，取出20ml過濾后的溶液，用等量的正己烷萃取三遍，洗滌數(shù)次分液漏斗。用適量的無(wú)水硫酸鈉干燥，過硅土柱，并用正己烷淋洗數(shù)遍，將所得溶液于35℃下抽真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約1ml，用1ml移液管移出，用少量正己烷洗滌旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶?jī)杀椋ㄈ莩?ml，進(jìn)氣相色譜檢測(cè)得平衡濃度Ce，由式qe＝(C0-CE)*V/W得到飽和吸附容量，式中qe即為材料飽和吸附容量，C0為初始農(nóng)藥濃度，Ce為吸附平衡時(shí)農(nóng)藥濃度，V為農(nóng)藥溶液體積，W為吸附材料質(zhì)量。等溫吸附曲線繪于附圖3。
2.有機(jī)改性蒙脫土對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥pp′-DDT的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)配制一系列不同濃度的pp′-DDT農(nóng)藥溶液，倒入盛有0.1g土的100ml錐形瓶中，于25℃水浴中，磁力攪拌，反應(yīng)2h，立即離心10min并抽濾，取出20ml過濾后的溶液，用等量的正己烷萃取三遍，洗滌數(shù)次分液漏斗。用適量的無(wú)水硫酸鈉干燥，過硅土柱，并用正己烷淋洗數(shù)遍，將所得溶液于35℃下抽真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約1ml，用1ml移液管移出，用少量正己烷洗滌旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶?jī)杀椋ㄈ莩?ml，進(jìn)氣相色譜檢測(cè)得平衡濃度Ce，由式qe＝(C0-CE)*V/W得到飽和吸附容量，式中qe即為材料飽和吸附容量，C0為初始農(nóng)藥濃度，Ce為吸附平衡時(shí)農(nóng)藥濃度，V為農(nóng)藥溶液體積，W為吸附材料質(zhì)量。等溫吸附曲線繪于圖4。
3.有機(jī)改性蒙脫土對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥艾氏劑的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)配制一系列不同濃度的艾氏劑農(nóng)藥溶液，倒入盛有0.1g土的100ml錐形瓶中，于25℃水浴中，磁力攪拌，反應(yīng)2h，立即離心10min并抽濾，取出20ml過濾后的溶液，用等量的正己烷萃取三遍，洗滌數(shù)次分液漏斗，用適量的無(wú)水硫酸鈉干燥，過硅土柱，并用正己烷淋洗數(shù)遍，將所得溶液于35℃下抽真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約1ml，用1ml移液管移出，用少量正己烷洗滌旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶?jī)杀?，定容?ml，進(jìn)氣相色譜檢測(cè)得平衡濃度Ce，由式qe＝(C0-CE)*V/W得到飽和吸附容量，式中qe即為材料飽和吸附容量，C0為初始農(nóng)藥濃度，Ce為吸附平衡時(shí)農(nóng)藥濃度，V為農(nóng)藥溶液體積，W為吸附材料質(zhì)量。等溫吸附曲線繪于圖5。
4.有機(jī)改性蒙脫土對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥五氯硝基苯的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)配制一系列不同濃度的五氯硝基苯農(nóng)藥溶液，倒入盛有0.1g土的100ml錐形瓶中，于25℃水浴中，磁力攪拌，反應(yīng)2h，立即離心10min并抽濾，取出20ml過濾后的溶液，用等量的正己烷萃取三遍，洗滌數(shù)次分液漏斗，用適量的無(wú)水硫酸鈉干燥，過硅土柱，并用正己烷淋洗數(shù)遍，將所得溶液于35℃下抽真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約1ml，用1ml移液管移出，用少量正己烷洗滌旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶?jī)杀?，定容?ml，進(jìn)氣相色譜檢測(cè)得平衡濃度Ce，由式qe＝(C0-CE)*V/W得到飽和吸附容量，式中qe即為材料飽和吸附容量，C0為初始農(nóng)藥濃度，Ce為吸附平衡時(shí)農(nóng)藥濃度，V為農(nóng)藥溶液體積，W為吸附材料質(zhì)量。等溫吸附曲線繪于圖6。
通過對(duì)四種有機(jī)氯農(nóng)藥的吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)定，以本發(fā)明有機(jī)改性蒙脫土作為吸附劑對(duì)水溶液中的痕量有機(jī)氯農(nóng)藥均有非常好的吸附效果，當(dāng)有機(jī)氯農(nóng)藥濃度低于0.1mg/L時(shí)，有機(jī)蒙脫土依然對(duì)農(nóng)藥有較好的吸附效果，平均吸附容量為50μg/g。


圖1是本發(fā)明涉及的蒙脫土改性前后XRD譜圖，橫坐標(biāo)為衍射角，縱坐標(biāo)為衍射峰強(qiáng)度。
圖2是本發(fā)明涉及的蒙脫土改性前后紅外光譜圖，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)為吸收峰強(qiáng)度。
圖1、圖2結(jié)果顯示表面活性劑已插入蒙脫土層間，表面活性劑的有序聚集使層間形成了一個(gè)疏水區(qū)域，這種疏水分配相的存在使這種材料能夠?qū)λ械氖杷袡C(jī)物產(chǎn)生分配吸附。
圖3是本發(fā)明涉及的改性蒙脫土對(duì)α-六六六的等溫吸附曲線，橫坐標(biāo)為平衡濃度，縱坐標(biāo)為飽和吸附容量。
圖4是本發(fā)明涉及的改性蒙脫土對(duì)pp′-DDT的等溫吸附曲線，橫坐標(biāo)為平衡濃度，縱坐標(biāo)為飽和吸附容量。
圖5是本發(fā)明涉及的改性蒙脫土對(duì)艾氏劑的等溫吸附曲線，橫坐標(biāo)為平衡濃度，縱坐標(biāo)為飽和吸附容量。
圖6是本發(fā)明涉及的改性蒙脫土對(duì)五氯硝基苯的等溫吸附曲線，橫坐標(biāo)為平衡濃度，縱坐標(biāo)為飽和吸附容量。
具體實(shí)施例方式
(1)在2000ml大燒杯中，將10g鈉基蒙脫土分散到490ml去離子水中，室溫下攪拌3～4h，靜置溶脹12h；(2)將3.2805g(1.0CEC)十六烷基三甲基溴化銨溶解在100ml水中，制成柱化劑；(3)將制成的柱化劑緩慢滴入蒙脫土混合液中，滴加時(shí)間控制在2h，滴加過程鈉基蒙脫土持續(xù)攪拌；(4)抽濾，并用去離子水洗滌三遍以去除Br-等離子；(5)80℃下烘干，研磨，過140目篩。
權(quán)利要求
1.改性蒙脫土作為去除水體系中有機(jī)氯農(nóng)藥吸附劑的應(yīng)用。
2.如權(quán)利要求1所述改性蒙脫土作為去除水體系中有機(jī)氯農(nóng)藥吸附劑的應(yīng)用，其特征在于，所述有機(jī)氯農(nóng)藥為有機(jī)氯農(nóng)藥α-六六六、有機(jī)氯農(nóng)藥pp′-DDT、有機(jī)氯農(nóng)藥艾氏劑、有機(jī)氯農(nóng)藥五氯硝基苯中的任何一種或多種的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種將改性蒙脫土作為處理含有機(jī)氯農(nóng)藥水體系吸附劑的用途，通過對(duì)四種有機(jī)氯農(nóng)藥的吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)定，以本發(fā)明有機(jī)改性蒙脫土作為吸附劑對(duì)水溶液中的痕量有機(jī)氯農(nóng)藥均有非常好的吸附效果，當(dāng)有機(jī)氯農(nóng)藥濃度低于0.1mg/L時(shí)，有機(jī)蒙脫土依然對(duì)農(nóng)藥有較好的吸附效果，平均吸附容量為50μg/g。
文檔編號(hào)C02F101/30GK101024527SQ200710056729
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者那平, 楊曙鋒, 馬海波, 曾云恒, 宋歡芳, 陸劍青, 趙保林 申請(qǐng)人:天津大學(xué), 云南玉溪萬(wàn)方天然藥物有限公司