本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

我國膨潤土資源豐富，分布廣泛，大量應(yīng)用于建筑、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，有“萬能土”之稱。近幾十年大量研究發(fā)現(xiàn)，將膨潤土進(jìn)行改性后，將其應(yīng)用在水體修復(fù)方面效果明顯。而無機(jī)一有機(jī)復(fù)合膨潤土是改性膨潤土的一種類型，目前已有研究者對這類改性土的制備與應(yīng)用進(jìn)行研究。

當(dāng)無機(jī)改性劑采用AlCl₃，有機(jī)改性劑采用十六烷基三甲基銨(CTMAB)時，所制得的改性土對PO₄^3-的去除率在90％左右。而采用鐵聚陽離子和CTMAB制得的無機(jī)一有機(jī)復(fù)合膨潤，其在30min內(nèi)對磷的去除率在95％以上，而且該過程受pH與溫度影響，隨著pH的下降或溫度的升高，磷的去除率隨著上升，可知磷的吸附機(jī)理是陰離子/OH^-交換反應(yīng)。而當(dāng)采用Al₂(SO₄)₃，和CTMAB所制得的復(fù)合改性土對焦化廢水的二級生化出水中殘余氨氮的去除率可達(dá)75％。采用無機(jī)一有機(jī)復(fù)合膨潤土除藻的報道雖然比較少見，但這方面功能的開發(fā)值得研究。在日韓等國，膨潤土應(yīng)用于除藻已有報道。韓國為了去除ochlodinium polykrikodies藻赤潮，采用播撒高嶺土與膨潤土，播撒量400g/m²，其對水面下2m的藻類去除率達(dá)90％。采用黏土除藻對其它生物幾乎沒有影響。而日本研究者小島禎男發(fā)現(xiàn)，硫酸鋁土與膨潤土混合后，藻的去除率可提至到95％以上，優(yōu)于單獨(dú)投加硫酸鋁土。在國內(nèi)，曹西華等發(fā)現(xiàn)，HDTMA改性膨潤土可提高藻類的絮凝沉降效果，同時有毒殺藻類的作用。

以上研究成果表明，改性膨潤土對水體中的氮、磷以及藻類的去除具有良好的開發(fā)前景。但由于目前傳統(tǒng)的膨潤土改性工藝還不夠簡便，耗時耗能，同時有些改性膨潤土經(jīng)水浸泡后不易沉降等問題，所以改性膨潤土目前還未在水處理領(lǐng)域里普及。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種制備工藝簡單，成本較低，沉降性能良好，可用于去除氨氮、磷和藻類的微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法與應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：稱取配方量的烷基多糖苷季銨鹽和六水氯化鋁溶于乙醇溶液中， 攪拌30min，制成溶液A；再稱取配方量的鈉基膨潤土加入溶液A中，制成半干反應(yīng)料B；再將反應(yīng)料B置于微波發(fā)生器內(nèi)，輻射加熱反應(yīng)一定時間；加熱后的產(chǎn)品經(jīng)過洗滌后置于105℃下烘干，將烘干產(chǎn)物研磨，過100目篩，得到微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土。

上述的一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法，其特征在于上述的烷基多糖苷季銨鹽可采用八烷基多糖苷季銨鹽或十二烷基多糖苷季銨鹽，投加量為2-6g/100g。在本說明書中采用八烷基多糖苷季銨鹽作為有機(jī)改性劑制得的復(fù)合膨潤土稱為C₈-Al-H-Wbent，采用十二烷基多糖苷季銨鹽作為有機(jī)改性劑制得的復(fù)合膨潤土稱為C₁₂-Al-H-Wbent。

上述的一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法，其特征在于上述六水氯化鋁的投加量按鋁土比為7-12mmol/g。

上述的一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法，其特征在于當(dāng)上述微波發(fā)生器采用微波爐時，其功率為200-520w，輻射加熱反應(yīng)5-15min。

上述的一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法，其特征在于上述溶劑用量按固液比為3-4ml/g。

上述的一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法，其特征在于上述乙醇溶液體積濃度為20-50％。

本發(fā)明的微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的應(yīng)用，其特征在于用于除去水中氨氮、磷以及藻類。

上述的微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的應(yīng)用，其特征在于：先在待處理水中投加10-18g/L微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土，然后采用恒溫振蕩器或混凝攪拌機(jī)于200r/min條件反應(yīng)30-90min，最后采用離心分離或自然沉淀實現(xiàn)固液分離。

雖然可采用兩種烷基多糖苷季銨鹽制備復(fù)合膨潤土，但是同一改性方法制備出來的復(fù)合膨潤土的形貌類似，所以采用C₈-Al-H-Wbent和鈉基膨潤土的電鏡掃描圖(如圖1、2所示)進(jìn)行分析對比。分析結(jié)果顯示，本發(fā)明較鈉基膨潤土而言，其表面特性發(fā)生明顯變化。具體表現(xiàn)在，本發(fā)明的粒度更加均勻且顆粒細(xì)小，同時改性土的孔道和空襲結(jié)構(gòu)較好。從而可知本發(fā)明的外表面積較大，有益于其吸附性能的增強(qiáng)。

附圖說明

圖1為鈉基膨潤土×1000倍

圖2為無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土(C₈-Al-H-Wbent)×1000倍

具體實施方案

實施例1：

本發(fā)明中的C₁₂-Al-H-Wbent的制備方法，其配方各成分的重量組份和生產(chǎn)操作步驟是：稱取配方量的十二烷基多糖苷季銨鹽和六水氯化鋁溶于體積濃度為40％的乙醇溶液中，攪拌30min，制成溶液A；再稱取配方量的鈉基膨潤土加入溶液A中，制成半干反應(yīng)料B；再將反應(yīng)料B置于微波發(fā)生器內(nèi)，輻射加熱反應(yīng)一定時間；加熱后的產(chǎn)品經(jīng)過洗滌后置于105℃下烘干，將烘干產(chǎn)物研磨，過100目篩，得到C₁₂-Al-H-Wbent。

上述的一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法，其特征在于上述上述的十二烷基多糖苷季銨鹽的投加量為5g/100g

上述的一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法，其特征在于上述六水氯化鋁的投加量按鋁土比為10mmol/g。

上述的一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法，其特征在于當(dāng)上述微波發(fā)生器采用微波爐時，其功率為320w，輻射加熱反應(yīng)10min。

上述的一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法，其特征在于上述溶劑用量按固液比為3.5ml/g。

實施例2：

本發(fā)明中的C₈-Al-H-Wbent的制備方法，其配方各成分的重量組份和生產(chǎn)操作步驟是：稱取配方量的十二烷基多糖苷季銨鹽和六水氯化鋁溶于體積濃度為20％的乙醇溶液中，攪拌30min，制成溶液A；再稱取配方量的鈉基膨潤土加入溶液A中，制成半干反應(yīng)料B；再將反應(yīng)料B置于微波發(fā)生器內(nèi)，輻射加熱反應(yīng)一定時間；加熱后的產(chǎn)品經(jīng)過洗滌后置于105℃下烘干，將烘干產(chǎn)物研磨，過100目篩，得到C₈-Al-H-Wbent。

上述的一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法，其特征在于上述上述的八烷基多糖苷季銨鹽的投加量為3g/100g

上述的一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法，其特征在于上述六水氯化鋁的投加量按鋁土比為10mmol/g。

上述的一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法，其特征在于當(dāng)上述微波發(fā)生器采用微波爐時，其功率為320w，輻射加熱反應(yīng)10min。

上述的一種微波合成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土的制備方法，其特征在于上述溶劑用量按固液比為3.5ml/g。

實施例3：

稱取0.6g的C₈-Al-H-Wbent或C₁₂-Al-H-Wbent，加入到50ml磷質(zhì)量濃度為40mg/L的廢 水中，于60℃下以200r/min振蕩吸附60min，使用1mol/L的鹽酸和氫氧化鈉將pH分別調(diào)至6.5，反應(yīng)后離心分離，上清液經(jīng)0.45um濾膜過濾，采用所得濾液測定液相中磷的濃度。結(jié)果表明，磷的剩余濃度小于0.5mg/L。

實施例4：

稱取0.8g的C₈-Al-H-Wbent或C₁₂-Al-H-Wbent，加入到50ml氨氮質(zhì)量濃度為50mg/L的廢水中，于50℃下以200r/min振蕩吸附60min，使用1mol/L的鹽酸和氫氧化鈉將pH分別調(diào)至9，反應(yīng)后離心分離，上清液經(jīng)0.45um濾膜過濾，采用所得濾液測定液相中氨氮的濃度。結(jié)果表明，氨氮的去除率在70％以上。

實施例5：

提取處于對數(shù)生長期的水華魚腥藻若干，加入一定量的蒸餾水進(jìn)行稀釋，分別測其680nm和440nm的吸光度值處于0.1以上(符合水華時藻的密度)，并將其分別注入25ml的比色管中。分別稱取不同質(zhì)量C₁₂-Al-H-Wbent，加入蒸餾水中，用混凝攪拌機(jī)在200r/min下攪拌30min，使其充分溶解，均勻分布，取2ml加入比色管中。經(jīng)過24h后，測其吸光度值計算去除率。結(jié)果表明，當(dāng)C₁₂-Al-H-Wbent投加為0.44g時，對水華魚腥藻的去除率達(dá)74.33％，去除效果最好，但一次性投加改性膨潤土?xí)r，絮體的沉降性能不是太好，所以最好將C₁₂-Al-H-Wbent平均分成幾次投加，每次間隔24h，實驗結(jié)果表明，分批投加的去除率隨分批次數(shù)的增多而略有上升。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。