一種二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸附劑的制備方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，適于含油污水的除油凈化，特別涉及一種一種二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法及其在水處理中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)工業(yè)化的飛速發(fā)展，對(duì)石油的需求量越來(lái)越大，油品的使用越來(lái)月廣泛，產(chǎn)生了大量的含有污水。含油廢水主要來(lái)源于石油工業(yè)的采油、煉油、貯油、運(yùn)輸以及石油化工生產(chǎn)等過(guò)程，油品進(jìn)入水體后，會(huì)在表層形成水膜，阻止氧氣溶入水體，從而導(dǎo)致水體缺氧、生物死亡、造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前我國(guó)頒布的《中華人民共和國(guó)海洋環(huán)境保護(hù)法》等法規(guī)規(guī)定，含油廢水最高允許排放濃度為10 mg/L。所以，含油廢水的處理成為當(dāng)下石油化工產(chǎn)業(yè)和環(huán)境保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。吸附法是眾多處理工藝中的一種，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)吸附法處理含油廢水的研究多集中在提高吸附劑的吸附效率，探究吸附劑的改性方法等。其吸附法具有工藝簡(jiǎn)單，吸附率高，適用范圍廣，性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)在污水處理中得到廣泛應(yīng)用。用于含油廢水吸附的吸附劑有活性炭、膨脹石墨、改性膨潤(rùn)土、改性粉煤灰、蛇紋石、凹凸棒石、沸石等。高賽男等研究了采油廢水生物處理法出水活性炭吸附試驗(yàn)，(高賽男等.采油廢水生物處理法出水活性炭吸附試驗(yàn)研究.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010-12,33(12): 56 - 65);王淑釗等研究了膨脹石墨對(duì)含油廢水的吸附性能，(王淑釗等.膨脹石墨對(duì)含油廢水的吸附性能研究.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2012 (22):7-8);舒明勇等研究了改性膨潤(rùn)土處理乳化液廢水的試驗(yàn)，舒明勇等.改性膨潤(rùn)土處理乳化液廢水的試驗(yàn)研究.化學(xué)工程師，2012(8): 34-38);鄧慧等研究了粉煤灰去除含油廢水的應(yīng)用，(鄧慧等我國(guó)利用粉煤灰去除含油廢水的應(yīng)用研究.粉煤灰，2012(3): 10-14)。
[0003]資源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)今世界的兩大主要問(wèn)題，因此，利用天然資源，開(kāi)發(fā)可行的、綠色經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好型產(chǎn)品和技術(shù)將成為可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，可以加強(qiáng)我國(guó)應(yīng)對(duì)突發(fā)性嚴(yán)重污染事件的應(yīng)變處理能力，對(duì)環(huán)境保護(hù)、維持生態(tài)平衡，維護(hù)社會(huì)安全與穩(wěn)定具有十分重要的作用。硅藻是一種單細(xì)胞的藻類(lèi)，個(gè)體很小，一般為Ιμπι至數(shù)毫米。當(dāng)這種水生植物死亡后，殘骸在海洋會(huì)湖泊中沉積，形成硅藻土。硅藻土在礦物學(xué)上屬蛋白石結(jié)構(gòu)，其化學(xué)成分主要是二氧化硅，含有少量的氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉和有機(jī)質(zhì)。硅藻土是一種多孔性、密度小、比表面積大、吸附性好，耐高溫、絕緣等優(yōu)良性質(zhì)，因此被廣泛應(yīng)用于化工、石油、建材、食品等工業(yè)領(lǐng)域。但是，一些特殊吸附的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)柙逋恋馁|(zhì)量和性能要求較高，而我國(guó)硅藻土礦雖資源豐富，但質(zhì)量普遍不高，使其在許多方面的應(yīng)用受到限制。因此，硅藻土的提純、改性是提高硅藻土應(yīng)用的重要手段。本申請(qǐng)采用二甲基二烯丙基氯化銨對(duì)多孔硅藻土進(jìn)行化學(xué)改性制備一種吸油的材料用于污水的水處理中，開(kāi)發(fā)硅藻土的新用途。
[0004]二甲基二烯丙基氯化銨，無(wú)色透明液體，易溶于水、乙醇，具有優(yōu)良的性能，極低刺激性的季銨鹽表面活性劑，本品是一種雙官能團(tuán)化合物，含烷基官能團(tuán)和烯丙基官能團(tuán)，具有優(yōu)良的吸油性能。用二甲基二烯丙基氯化銨改性的材料具有很強(qiáng)的親油性，是很好的吸油材料。
[0005]經(jīng)檢索，未見(jiàn)使用二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法，并將其應(yīng)用到污水處理中油的吸附報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是提供一種二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法，另一目的是將制備的二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土作為吸附劑應(yīng)用到廢水處理中。
[0007]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0008]一種二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法，其特征在于該方法具有以下工藝步驟:
(1)硅藻土的預(yù)處理:將硅藻土用120目的篩子過(guò)篩，按固液比為lg:4mL，將硅藻土加入到Imo 1/L H2SO4水溶液中，煮沸30 min，冷卻后，過(guò)濾，用水洗滌至中性，干燥，得到預(yù)處理娃藻土；
(2)多孔硅藻土:在研磨機(jī)中，按如下組成質(zhì)量百分比加入:預(yù)處理硅藻土:80?85%，酚醛樹(shù)脂:5?10%，活性炭:5?10%，硬脂酸鈣:I?5%，各組分之和為百分之百，打開(kāi)研磨機(jī)，以500轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速研磨40?60min，取出后置于850?950°C，煅燒3~4h，得到多孔硅藻土；
(3)有機(jī)化多孔硅藻土:在反應(yīng)器中，按如下組成質(zhì)量百分比加入:無(wú)水乙醇:46?56%，乙烯基三乙氧基硅烷:16?26%，攪拌溶解，再加入多孔硅藻土:22?32%，各組分之和為百分之百，溫度升至50?60°C，回流反應(yīng)6?8 h，冷卻后，固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，干燥，得到有機(jī)化多孔硅藻土 ；
(4)二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法:在反應(yīng)器中，按如下組成質(zhì)量百分比加入去離子水:24?34%，二甲基二烯丙基氯化銨:42?52%，攪拌溶解，再加入有機(jī)化多孔硅藻土: 18?28%，混合均勻，偶氮二異丁酸二甲酯:2?5%，各組分之和為百分之百，于65 ± 2°C恒溫、攪拌、回流反應(yīng)6?8 h，冷卻后固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，過(guò)濾，干燥，得到二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法。
[0009]步驟(3)中所述固液分離后的濾液再添加5~8%質(zhì)量百分比的3-氯丙基三甲氧基硅烷后，可繼續(xù)使用。
[0010]本發(fā)明的另一目的是提供將制備的二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土作為吸附劑應(yīng)用到廢水中油脂處理，廢水中油脂包括:原油、柴油、潤(rùn)滑油、機(jī)油、植物油、汽油。
[0011]使用方法包括靜態(tài)吸附和動(dòng)態(tài)吸附:將制備好的二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土用去離子水浸泡I?2h，按靜態(tài)法吸附；按動(dòng)態(tài)法吸附，將吸附劑裝入吸附柱，含油脂的廢水以流速為5.0 mL/min通過(guò)。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果是:
(1)本發(fā)明獲得的二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，吸附容量大，最大吸附容量242mg/g，反復(fù)使用次數(shù)可達(dá)10次以上；
(2)本發(fā)明獲得的二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土對(duì)水體中各種油脂(如原油、柴油、潤(rùn)滑油、機(jī)油、植物油、汽油等)均有較好吸附和洗脫，吸附效率高，吸附的速度快，解吸性能好，能夠在較寬的酸堿范圍內(nèi)使用；
(3)合成的過(guò)程要求的條件容易控制，能耗低，操作簡(jiǎn)單，再生資源利用，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
(1)硅藻土的預(yù)處理:將硅藻土用120目的篩子過(guò)篩，按固液比為lg:4mL，將硅藻土加入到Imo 1/L H2SO4水溶液中，煮沸30 min，冷卻后，過(guò)濾，用水洗滌至中性，干燥，得到預(yù)處理娃藻土；
(2)多孔硅藻土:在研磨機(jī)中，分別加入:預(yù)處理硅藻土:80g，酚醛樹(shù)脂:10g，活性炭:Sg，硬脂酸鈣:2g，打開(kāi)研磨機(jī)，以500轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速研磨50min，取出后置于900 °C，煅燒3.5h，得到多孔硅藻土；
(3)有機(jī)化多孔硅藻土:在反應(yīng)器中，分別加入，無(wú)水乙醇:63mL，乙烯基三乙氧基硅烷:20g，攪拌溶解，再加入多孔硅藻土:30g，溫度升至55°C，回流反應(yīng)7h，冷卻后，固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，干燥，得到有機(jī)化多孔硅藻土；
(4)二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法:在反應(yīng)器中，分別加入，去離子水:30mL，二甲基二烯丙基氯化銨:46g，攪拌溶解，再加入有機(jī)化多孔硅藻土: 21 g，混合均勻，偶氮二異丁酸二甲酯:3g，于65±2°C恒溫、攪拌、回流反應(yīng)7 h，冷卻后固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，過(guò)濾，干燥，得到二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法。
[0014]實(shí)施例2
(1)硅藻土的預(yù)處理:將硅藻土用120目的篩子過(guò)篩，按固液比為lg:4mL，將硅藻土加入到Imo 1/L H2SO4水溶液中，煮沸30 min，冷卻后，過(guò)濾，用水洗滌至中性，干燥，得到預(yù)處理娃藻土；
(2)多孔硅藻土:在研磨機(jī)中，分別加入:預(yù)處理硅藻土:85g，酚醛樹(shù)脂:Sg，活性炭:6g，硬脂酸鈣:Ig，打開(kāi)研磨機(jī)，以500轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速研磨60min，取出后置于950°C，煅燒3h，得到多孔硅藻土；
(3)有機(jī)化多孔硅藻土:在反應(yīng)器中，分別加入，無(wú)水乙醇:70mL，乙烯基三乙氧基硅烷:22g，攪拌溶解，再加入多孔硅藻土:22g，溫度升至50°C，回流反應(yīng)6h，冷卻后，固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，干燥，得到有機(jī)化多孔硅藻土；
(4)二甲基二烯丙