伊利石基磁性載體材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及伊利石基磁性載體材料的制備方法，屬于無機材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]伊利石是一種富鉀的硅酸鹽云母類有層狀結(jié)構(gòu)的黏土礦物，故又名水白云母，大部分的伊利石是由白云母或鉀長石風(fēng)化后形成的，它常是形成其他黏土礦物的中間過渡性礦物。純的伊利石黏土呈白色，但常因雜質(zhì)而染成黃、綠、褐等色。
[0003]伊利石的理想化學(xué)組成為Ka75(Alh75R) [Si3.5Al0.5010] (OH) 2，式中R代表二價金屬陽離子，主要為Mg2+、Fe2+等，可以發(fā)生離子交換，具有較高的離子交換容量；晶格構(gòu)型為2: I型晶格，屬于兩個硅氧四面體夾一個鋁氧八面體結(jié)構(gòu)，兩晶層之間通過K+相連，膨脹性小，可發(fā)生同晶取代，但不明顯。
[0004]相比其他黏土礦物，伊利石具有富鉀、高鋁、低鐵及光滑、明亮、細膩、耐熱、比表面積大、粒徑小等優(yōu)越的化學(xué)、物理性能和穩(wěn)定性、可塑性、吸附性、無毒性和離子交換性等工藝特性?？捎糜谥谱麾浄?、高級涂料及填料、陶瓷配件、高級化妝品、土壤調(diào)整劑、家禽飼料添加劑、核工業(yè)的污染凈化和環(huán)境保護，特別是在造紙、化妝品，陶瓷三大行業(yè)中，伊利石有著極大的應(yīng)用價值。
[0005]目前，我國水污染比較嚴(yán)重，應(yīng)用于水處理的材料比較少，效率低，難以重復(fù)利用，伊利石作為一種來源廣泛，價格便宜的礦物材料具有很多優(yōu)越的物化性能和良好的工藝特性，可以通過適當(dāng)?shù)母男詰?yīng)用于污水處理中來一定程度的緩解水污染。常見的改性方法有水洗、酸浸、焙燒、微波、柱撐、磁化、有機插層、聚合物插層和無機-有機復(fù)合等，這些方式使其表面性質(zhì)和層間結(jié)構(gòu)得到改變，增大其吸附能力。其中磁性載體技術(shù)作為目前比較常用的技術(shù)，用它來改性礦物材料不僅可以改變礦物材料的層間結(jié)構(gòu)，增強其吸附能力，而且還能使礦物材料回收得以重復(fù)利用，它的原理是將分散的具有強磁性物質(zhì)均勻引入非磁性或弱磁性的顆粒中從而使基體材料的磁化率增強，繼而使用磁性分離技術(shù)讓飽和的磁性復(fù)合體從作用體系中快速的分離。常見的制備方法包括共沉淀法和水熱法兩大類。其中共沉淀法是指在溶液中含有兩種或多種陽離子，它們以均相存在于溶液中，加入沉淀劑，經(jīng)沉淀反應(yīng)后，可得到各種成分的均一的沉淀，再將沉淀進行干燥和煅燒，從而得到高純納米粉體材料，但是基于共沉淀法制備尚品質(zhì)的Fe3O4本身的局限性，使制備的磁性材料磁性車父低，且制備過程中易發(fā)生顆粒的團聚。本發(fā)明中采用的水熱法是指在密封的壓力容器中(高壓反應(yīng)釜)，在高溫高壓的條件下，金屬離子在堿性環(huán)境中發(fā)生水解形成金屬氧化物沉淀，該沉淀物純度較高，顆粒較細，具有很多優(yōu)點，將其應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域?qū)〉脧V泛的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種效率高、工藝簡單、改性效果好的伊利石基磁性載體材料的制備方法。
[0007]技術(shù)方案
一種伊利石基磁性載體材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將FeCl3*6H20、NaAc.3H20溶于乙二醇，然后加入乙二胺形成透明溶液，再加入伊利石粉末混合，磁力攪拌30 min，得伊利石分散的混合物；
(2)將混合物封裝在聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，在200°0加熱反應(yīng)8h以上，取黑色固體；
(3)將黑色固體洗滌，磁分離，烘干，研磨，過篩，得到伊利石基磁性載體材料。
[0008]本發(fā)明的制備方法以氯化鐵作為鐵源，采用乙二醇作為溶劑并對三價鐵離子進行部分溶劑熱還原，成功合成四氧化三鐵納米顆粒；采用醋酸鈉作為反映助劑、乙二胺為包裹劑，通過控制乙二胺與三氯化鐵的比例可以合成納米粒子大小均一的四氧化三鐵。在合成四氧化三鐵納米顆粒的反應(yīng)中通過兩步主要反應(yīng)，可能的反應(yīng)如下:
2Fe3++OHCH2CH2OH+2H+ 一 2Fe2++CH3CH0+2H202Fe3++Fe2++80r 一 Fe304+4H20
在合成反應(yīng)的過程中，納米四氧化三鐵與伊利石結(jié)合形成伊利石基磁性載體材料。
[0009]另外，乙二胺要在前三種試劑添加之后再添加；否則，氯化鐵和醋酸鈉無法溶解。
[0010]上述方法中，F(xiàn)eCl3* 6H20、乙二醇、NaAc.3H20、乙二胺和伊利石粉末參與伊利石基磁性載體材料的合成過程，其用量的變化并不影響產(chǎn)物的生成，但是會影響所制備的伊利石基磁性載體材料的性能。為了減少原料浪費同時獲得較高磁性的伊利石基磁性載體材料，F(xiàn)eCl3* 6H20、乙二醇、NaAc.3H20、乙二胺和伊利石粉末的用量比例優(yōu)選為:2.0g:40mL:6.0g:20mL:0.2-2.0g ;最優(yōu)選的為:2.0g:40mL:6.0g:20mL:0.2g。
[0011]為了縮短攪拌時間，上述方法，優(yōu)選的，將FeCl3.6H 20溶解在乙二醇中，然后加入NaAc.3H2O ο
[0012]有益效果
(O本發(fā)明通過水熱合成技術(shù)直接對來源廣泛、儲量大、易制備的伊利石進行加磁改性，方法簡單，條件易控，安全無害，制備成本低，工業(yè)化生產(chǎn)門檻低，易于工業(yè)化推廣；
(2)本改性方法溫度低，不會破壞伊利石的結(jié)構(gòu)，確保了其吸附性能；
(3)制備過程中添加乙二胺，能顯著提高產(chǎn)品的吸附性能和超順磁性；
(4)本發(fā)明產(chǎn)物對水中的多種污染物(如磷酸鹽和含鉻廢水)均具有較好的吸附效果，并且在吸附完成后可實現(xiàn)固液的快速分離，使載體材料得以循環(huán)利用，部分污染物也可以得以回收利用，治理污染的同時還可回收利用某些資源。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的伊利石基磁性載體材料與伊利石原土，F(xiàn)e3O4對比的X射線衍射光譜圖；其中a、b分別是伊利石原土、Fe3O4的X射線衍射光譜圖，c、d、e分別是實施例1、2、3的X射線衍射光譜圖。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
(I)將2.0g ?6(:13?6!120溶解在401^乙二醇中，再加入6.(^ NaAc.3H20，形成黃褐色透明溶液，然后加入20mL乙二胺，加入0.2g的伊利石土，磁力攪拌30 min,伊利石土充分分散，得混合物；
(2)將上述混合物封裝在聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，在200°C反應(yīng)8h，反應(yīng)完成后冷卻到室溫，取黑色固體；
(3)將得到的黑色固體用蒸餾水洗滌數(shù)次(