一种凹土/聚丙烯酸复合型重金属吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于重金属污染防治技术领域，涉及一种凹土/聚丙烯酸复合型重金属吸附剂及其制备方法。首先将凹凸棒土与含碳碳双键的硅烷偶联剂进行硅烷化反应，得到改性凹凸棒土；再将改性凹凸棒土加入到乙醇中，加入引发剂，低温搅拌反应并静置，得到引发剂负载的改性凹凸棒土；最后加入丙烯酸单体，在氮气保护下进行搅拌反应，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到接枝有聚丙烯酸的凹凸棒土复合型重金属吸附剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于重金属污染防治
，涉及一种凹土/聚丙烯酸复合型重金属吸附剂及其制备方法。
技术介绍
凹凸棒石又称坡缕石，是一种具有特殊的链层状结构的含水富镁铝硅酸盐类粘土矿物，其理论化学式为Si8Mg5O20(OH)2(H2O)4·4H2O，它的天然纳米通道和纳米晶体使之拥有发达的内外比表面积，常被作为天然廉价吸附剂用于油脂脱色、宠物排泄物的吸附。为拓宽凹凸棒土的应用领域，有人将其用于工业废水的吸附，但由于凹凸棒石本身矿物学的局限性，将其直接用于工业废水处理存在吸附性能欠佳的问题。为此，不少研究者采用酸热活化、有机阳离子表面活性剂改性、硅烷偶联剂改性以及表面接枝等方式来改善凹凸棒石的吸附性能。其中，引发碳碳双键在凹土表面的聚合也是一种常见的凹土表面接枝改性方式。但是，在引发剂存在的情况下，碳碳双键的聚合反应更多是一种自发现象，这就导致了反应器中有部分含碳碳双键的单体在未接枝到凹土表面时，彼此之间已经发生了聚合成为大分子，降低了单体的活性，从而影响了接枝效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：促使含碳碳双键的单体尽可能被接枝到凹土表面，提高接枝改性的效率，节约单体用量。为解决这一技术问题，本专利技术采用的技术方案为：提供一种凹土/聚丙烯酸复合型重金属吸附剂及其制备方法，上述复合型重金属吸附剂以凹土为载体，在凹土表面接枝有聚丙烯酸；上述复合型重金属吸附剂的制备方法为：(1)以经提纯、酸活化的凹凸棒土为原料，通过与含碳碳双键的硅烷偶联剂进行硅烷化反应，在凹凸棒石表面引入碳碳双键，得到改性凹凸棒土，其中，提纯、酸活化的具体步骤为，将原矿凹凸棒土粉碎、球磨，过筛，得粉状凹凸棒土，取粉状凹凸棒土加入溶质质量分数为3％～5％的六偏磷酸钠水溶液中，凹凸棒土与水溶液的质量比为1:20～1:30，搅拌12～36h后，自然静置，取上层悬浮液过滤、烘干、研磨，制得提纯凹凸棒土，将提纯凹凸棒土加入浓度为1～6mol//L的盐酸溶液中，凹凸棒土与盐酸溶液的质量体积比以g/ml计为1:10～1:15，室温搅拌0.5～2h，离心分离，沉淀用去离子水洗涤至用0.1mol/L硝酸银溶液检测无氯离子后烘干，即得酸活化的凹凸棒土，上述含碳碳双键的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷(MPS)，硅烷化反应的具体步骤为：将12g经提纯、酸活化的凹凸棒土加入到100ml的甲苯中，升温至60℃，并在剧烈搅拌的状态下加入10mlγ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷，保温并继续搅拌反应4小时，反应产物经过滤分离后依次用甲苯、无水乙醇和去离子水洗涤，并于80℃下干燥，即得改性凹凸棒土；(2)将步骤(1)中得到的改性凹凸棒土加入到乙醇中，低温下在剧烈搅拌的状态下加入引发剂，保持低温继续搅拌反应并静置，反应产物经自然干燥后，得到引发剂负载的改性凹凸棒土，低温避光保存，其中，引发剂为偶氮二异丁腈，步骤(2)的具体操作为：将步骤(1)中得到的改性凹凸棒土10g加入到16g乙醇中，在2至5℃低温下在剧烈搅拌的状态下加入偶氮二异丁腈4.5g，保持低温继续搅拌15分钟并静置4小时，将反应后的凹凸棒土常压过滤并于10℃下自然干燥，得到偶氮二异丁腈负载的改性凹凸棒土，10℃以下避光保存，本步骤中在低温下负载引发剂并保存，一方面是为了避免温度过高而导致偶氮二异丁腈自身分解，另一方面也是为了避免温度过高而促使偶氮二异丁腈引发已经负载于凹土上的硅烷偶联剂的双键而产生加成聚合，过滤后未进行去离子水或乙醇洗涤，是为了尽量保证负载到凹土上的引发剂不被冲洗掉；(3)将步骤(2)中得到的引发剂负载的改性凹凸棒土加入到甲苯中，再加入丙烯酸单体，在氮气保护下进行搅拌反应，反应完成后过滤，产物依次用甲苯、无水乙醇和去离子水洗涤，干燥，即得接枝有聚丙烯酸的凹凸棒土，具体操作为：将步骤(2)中得到的引发剂负载的改性凹凸棒土2g加入到80ml的甲苯中，再加入丙烯酸单体，丙烯酸单体与引发剂负载的改性凹凸棒土的质量比为5:1～8:1，在氮气保护下升温至70℃并同时进行搅拌反应，反应16小时后过滤，产物依次用甲苯、无水乙醇和去离子水洗涤去除多余的丙烯酸，并于80℃下干燥，即得接枝有聚丙烯酸的凹凸棒土。本专利技术利用凹土自身的结构优势，先将引发剂物理负载于凹土上，这样在后续升温、搅拌操作下，引发剂逐渐跃迁至凹土表面，从而使引发剂能够首先引发接枝在凹土表面的硅烷偶联剂上的双键打开，并与就近的丙烯酸单体发生加成聚合反应，尽可能避免了游离状的丙烯酸单体之间的无效聚合而无法接枝到凹土的表面；其次，由于凹土本身具有良好的分散性，使负载其上的引发剂能够均匀分布，增加了后续丙烯酸单体接枝在凹土上的均匀程度，提高了吸附性能；而由于引发剂是逐渐从凹土中跃迁出来的，促进了聚合反应的可持续进行，避免了大部分单体同时被引发导致大量发热，从而影响反应的稳定。具体实施方式以下各实施例、对比例中，凹凸棒土的提纯、酸活化工艺均为：将原矿凹凸棒土粉碎、球磨，过筛，得粉状凹凸棒土，取粉状凹凸棒土加入溶质质量分数为5％的六偏磷酸钠水溶液中，凹凸棒土与水溶液的质量比为1:25，搅拌20h后，自然静置，取上层悬浮液过滤、烘干、研磨，制得提纯凹凸棒土，将提纯凹凸棒土加入浓度为2mol//L的盐酸溶液中，凹凸棒土与盐酸溶液的质量体积比以g/ml计为1:15，室温搅拌2h，离心分离，沉淀用去离子水洗涤至用0.1mol/L硝酸银溶液检测无氯离子后烘干，即得酸活化的凹凸棒土。实施例1(1)将12g经提纯、酸活化的凹凸棒土加入到100ml的甲苯中，升温至60℃，并在剧烈搅拌的状态下加入10mlγ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷，保温并继续搅拌反应4小时，反应产物经过滤分离后依次用甲苯、无水乙醇和去离子水洗涤，并于80℃下干燥，即得改性凹凸棒土；(2)将步骤(1)中得到的改性凹凸棒土10g加入到16g乙醇中，在4℃下在剧烈搅拌的状态下加入偶氮二异丁腈4.5g，保持4℃继续搅拌15分钟并静置4小时，将反应后的凹凸棒土常压过滤并于10℃下自然干燥，得到偶氮二异丁腈负载的改性凹凸棒土，5℃下避光保存；(3)将步骤(2)中得到的偶氮二异丁腈负载的改性凹凸棒土2g加入到80ml的甲苯中，再加入丙烯酸单体，丙烯酸单体与偶氮二异丁腈负载的改性凹凸棒土的质量比为6:1，在氮气保护下升温至70℃并同时进行搅拌反应，反应16小时后过滤，产物依次用甲苯、无水乙醇和去离子水洗涤，并于80℃下干燥，即得接枝有聚丙烯酸的凹凸棒土复合型重金属吸附剂。实施例2(1)将12g经提纯、酸活化的凹凸棒土加入到100ml的甲苯中，升温至60℃，并在剧烈搅拌的状态下加入10mlγ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷，保温并继续搅拌反应4小时，反应产物经过滤分离后依次用甲苯、无水乙醇和去离子水洗涤，并于80℃下干燥，即得改性凹凸棒土；(2)将步骤(1)中得到的改性凹凸棒土10g加入到16g乙醇中，在5℃下在剧烈搅拌的状态下加入偶氮二异丁腈4.5g，保持4℃继续搅拌15分钟并静置4小时，将反应后的凹凸棒土常压过滤并于10℃下自然干燥，得到偶氮二异丁腈负载的改性凹凸棒土，7℃下避光保存；(3)将步骤(2)中得到的偶氮二异丁腈负载的改性凹凸棒土2g加入到80ml的甲苯中，再加入丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凹土/聚丙烯酸复合型重金属吸附剂，其特征在于：所述的复合型重金属吸附剂以凹土为载体，在凹土表面接枝有聚丙烯酸。

【技术特征摘要】
1.一种凹土/聚丙烯酸复合型重金属吸附剂，其特征在于：所述的复合型重金属吸附剂以凹土为载体，在凹土表面接枝有聚丙烯酸。2.如权利要求1所述的复合型重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法为，(1)以经提纯、酸活化的凹凸棒土为原料，通过与含碳碳双键的硅烷偶联剂进行硅烷化反应，在凹凸棒石表面引入碳碳双键，得到改性凹凸棒土；(2)将步骤(1)中得到的改性凹凸棒土加入到乙醇中，低温下在剧烈搅拌的状态下加入引发剂，保持低温继续搅拌反应并静置，反应产物经自然干燥后，得到引发剂负载的改性凹凸棒土，低温避光保存；(3)将步骤(2)中得到的引发剂负载的改性凹凸棒土加入到甲苯中，再加入丙烯酸单体，在氮气保护下进行搅拌反应，反应完成后过滤，产物依次用甲苯、无水乙醇和去离子水洗涤，干燥，即得接枝有聚丙烯酸的凹凸棒土复合型重金属吸附剂。3.如权利要求2所述的复合型重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中提纯、酸活化的具体步骤为，将原矿凹凸棒土粉碎、球磨，过筛，得粉状凹凸棒土，取粉状凹凸棒土加入溶质质量分数为3％～5％的六偏磷酸钠水溶液中，凹凸棒土与水溶液的质量比为1:20～1:30，搅拌12～36h后，自然静置，取上层悬浮液过滤、烘干、研磨，制得提纯凹凸棒土，将提纯凹凸棒土加入浓度为1～6mol//L的盐酸溶液中，凹凸棒土与盐酸溶液的质量体积比以g/ml计为1:10～1:15，室温搅拌0.5～2h，离心分离，沉淀用去离子水洗涤至用0.1mol/L硝酸银溶液检测无氯离子后烘干，即得酸活化的凹凸棒土。4.如权利要求2所述的复合型重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：万怀新，彭勇刚，蔡沐芳，郑先进，
申请(专利权)人：江苏麦阁吸附剂有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32