生物炭改性蒙脱土及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种生物炭改性蒙脱土及其制备方法，按质量份数计，所述的改性蒙脱土包括以下组分：普通蒙脱土70～90份、改性氧化钙5～10份、改性赤泥2～5份、羧甲基纤维素钠2～6份、铝矾土2～4份、聚丙烯酸酯3～6份和强化改性剂2～4份；所述的强化改性剂包括生物炭40～55份，白炭黑15～20份，空心玻璃微珠15～20份和云母粉15～20份。本发明专利技术通过对普通蒙脱土进行改性制得的改性蒙脱土比普通蒙脱土具有较高的强度、较大的孔隙率和高透水系数的特点，可以广泛应用于重金属吸附或其他污染土体修复领域，大大提高了蒙脱土的使用寿命，增进了经济效益。

【技术实现步骤摘要】
生物炭改性蒙脱土及制备方法
本专利技术涉及蒙脱土改性
，具体为一种生物炭改性蒙脱土及制备方法。
技术介绍
生物炭是一种稳定的高度芳香化的含碳固态物质，可以通过动植物等农林废弃物的生物质碳化裂解合成，具有丰富的孔结构、大的比表面积，以及化学和生物学稳定性较高等优势，在污水处理中有很好的前景，与活性炭相比生物炭具有廉价和原料来源广泛的优点。生物炭几乎是纯碳，埋到地下后可以有几百至上千年不会消失，相当于把碳封存进了土壤，有助于减缓全球变暖，全世界范围内引发了对生物炭的广泛兴趣。用生物炭捕捉碳元素相当稳定，能将碳元素“锁”在地下数百年，并让土壤变得更肥沃；另外还可以减少二氧化氮和甲烷等温室气体的排放。蒙脱土是环境治理领域的常见材料，对污染土壤和污水中的重金属具有选择性吸附作用。随着科学技术的发展，蒙脱土在环境治理中的应用不断深入，性能逐渐完善和发展。但目前，普通蒙脱土的性能还不能完全满足应用需求，因此需要对其进一步改性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种生物炭改性蒙脱土及其制备方法，以达到提高蒙脱土性能的目的。为解决以上技术问题，根据本专利技术的一个方面，提供的一种生物炭改性蒙脱土，按质量份数计，包括以下组分：普通蒙脱土70～90份、改性氧化钙5～10份、改性赤泥2～5份、羧甲基纤维素钠2～6份、铝矾土2～4份、聚丙烯酸酯3～6份和强化改性剂2～4份；所述的强化改性剂包括生物炭40～55份，白炭黑15～20份，空心玻璃微珠15～20份和云母粉15～20份。进一步地，所述的强化改性剂的制备方法为将生物炭、白炭黑、空心玻璃微珠和云母粉充分混合搅拌均匀后，加入煅烧炉中加热，煅烧温度为400～500℃，时间为30～50min，之后缓慢冷却至室温制得。进一步地，所述的改性氧化钙由生石灰50～60份，海藻糖粉1～2份，硫酸铝粉3～5份充分混合搅拌均匀后，加热至45℃并保持2小时，然后冷却至常温制得。进一步地，所述改性赤泥由赤泥60～70份，磷石膏3～5份，充分混合搅拌均匀后，加热至600℃并保持2小时，然后冷却至常温制得。进一步地，所述的生物炭改性蒙脱土，其组分包括普通蒙脱土80份、改性氧化钙8份、改性赤泥4份、羧甲基纤维素钠4份、铝矾土3份、聚丙烯酸酯5份和强化改性剂3份。根据本专利技术的另一方面，提供一种制备以上所述的生物炭改性蒙脱土的方法，包括：步骤一、按照配方量，将改性氧化钙、改性赤泥和铝矾土混合、研磨，得到混合物A；步骤二、按照配方量，在混合物A中加入羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸酯和强化改性剂，充分混合后搅拌，得到混合物B；步骤三、将混合物B分两次加入到普通蒙脱土中，加水混合后放入搅拌罐中搅拌，即得到所述生物炭改性蒙脱土。进一步地，步骤一中，研磨时间为20～30min。进一步地，步骤二中，搅拌速率为100～300转/分，时间为10min～20min。与现有技术相比，本专利技术通过对普通蒙脱土进行改性制得的改性蒙脱土比普通蒙脱土具有较高的强度、较大的孔隙率和高透水系数的特点，可以广泛应用于重金属吸附或其他污染土体修复领域，大大提高了蒙脱土的使用寿命，增进了经济效益。具体实施方式本专利技术一种典型的实施方式提供的生物炭改性蒙脱土，按质量份数计，包括以下组分：普通蒙脱土70～90份、改性氧化钙5～10份、改性赤泥2～5份、羧甲基纤维素钠2～6份、铝矾土2～4份、聚丙烯酸酯3～6份和强化改性剂2～4份；所述的强化改性剂包括生物炭40～55份，白炭黑15～20份，空心玻璃微珠15～20份和云母粉15～20份。所述的强化改性剂的制备方法为将生物炭40～55份，白炭黑15～20份，空心玻璃微珠15～20份和云母粉15～20份充分混合搅拌均匀后，加入煅烧炉中加热，煅烧温度为400～500℃，时间为30～50min，之后缓慢冷却至室温制得。根据以上实施方式，对普通蒙脱土进行改性制得的改性蒙脱土比普通蒙脱土具有较高的强度、较大的孔隙率和高透水系数的特点，可以广泛应用于污染土体修复领域，大大提高了蒙脱土的使用寿命，增进了经济效益。添加的强化改性剂能够显著提高蒙脱土的含氧基团的数量，使最终产物内部具有稳定的微孔隙结构，增强对污染物质的吸附能力。添加的改性氧化钙能够增加蒙脱土的抗拉强度；添加的改性赤泥能够增加蒙脱土粘度，还能够增加其耐火性能；添加的铝矾土能够增加蒙脱土的耐磨和耐腐蚀性能。在一种相对具体的实施方式中，所述的改性氧化钙由生石灰50～60份，海藻糖粉1～2份，硫酸铝粉3～5份充分混合搅拌均匀后，加热至45℃并保持2小时，然后冷却至常温制得。在另一种相对具体的实施方式中，所述改性赤泥由赤泥60～70份，磷石膏3～5份，充分混合搅拌均匀后，加热至600℃并保持2小时，然后冷却至常温制得。在一种优选的实施方式中，所述的生物炭改性蒙脱土，按质量份数计，其组分包括普通蒙脱土80份、改性氧化钙8份、改性赤泥4份、羧甲基纤维素钠4份、铝矾土3份、聚丙烯酸酯5份和强化改性剂3份。本专利技术另一种典型的实施方式提供以上所述的生物炭改性蒙脱土的制备方法，包括：步骤一、按照配方量，将改性氧化钙、改性赤泥和铝矾土混合、研磨，得到混合物A；优选地，该步骤中，研磨时间为20～30min。步骤二、按照配方量，在混合物A中加入羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸酯和强化改性剂，充分混合后搅拌，得到混合物B；优选地，该步骤中，搅拌速率为100～300转/分，时间为10min～20min。步骤三、将混合物B分两次加入到普通蒙脱土中，加水混合后放入搅拌罐中搅拌，即得到所述生物炭改性蒙脱土。下面通过一些实施例对本专利技术要求保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下实施例1-5中优选使用的生物炭为直接利用高粱秸秆进行常规粉碎、热解后得到的普通生物炭，具体的制备方法包括：将晾干后的农作物秸秆加入粉碎机中粉碎并过筛，将过筛后的粉碎物加入热解炉中热解，热解过程中通入氮气，得到生物炭。进行物理性质试验以获取生物炭的表面特征及含碳量，生物炭颗粒间平均孔隙直径为26nm，平均比表面积162m2g-1，改性生物炭中C元素含量48.8%。实施例1：组分及含量：普通蒙脱土70g、改性氧化钙5g、改性赤泥2g、羧甲基纤维素钠2g、铝矾土2g、聚丙烯酸酯3g和强化改性剂2g。其中，强化改性剂由生物炭40g，白炭黑15g，空心玻璃微珠15g和云母粉15g组成。改性氧化钙由生石灰50g，海藻糖粉1g，硫酸铝粉3g充分混合搅拌均匀后，加热至45℃并保持2小时，然后冷却至常温制得。改性赤泥由赤泥60g，磷石膏3g，充分混合搅拌均匀后，加热至600℃并保持2小时，然后冷却至常温制得。制备方法：步骤一、将改性氧化钙、改性赤泥和铝矾土混合、研磨，得到混合物A；研磨时间为25min。步骤二、在混合物A中加入羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸酯和强化改性剂，充分混合后搅拌，得到混合物B；搅拌速率为200转/分，时间为15min。步骤三、将混合物B分两次加入到普通蒙脱土中，加水混合后放入搅拌罐中搅拌，即得到所述生物炭改性蒙脱土。实施例2组分及含量：普通蒙脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物炭改性蒙脱土，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分：普通蒙脱土70～90份、改性氧化钙5～10份、改性赤泥2～5份、羧甲基纤维素钠2～6份、铝矾土2～4份、聚丙烯酸酯3～6份和强化改性剂2～4份；所述的强化改性剂包括生物炭40～55份，白炭黑15～20份，空心玻璃微珠15～20份和云母粉15～20份。

【技术特征摘要】
1.一种生物炭改性蒙脱土，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分：普通蒙脱土70～90份、改性氧化钙5～10份、改性赤泥2～5份、羧甲基纤维素钠2～6份、铝矾土2～4份、聚丙烯酸酯3～6份和强化改性剂2～4份；所述的强化改性剂包括生物炭40～55份，白炭黑15～20份，空心玻璃微珠15～20份和云母粉15～20份。2.根据权利要求1所述的生物炭改性蒙脱土，其特征在于：所述的强化改性剂的制备方法为将生物炭、白炭黑、空心玻璃微珠和云母粉充分混合搅拌均匀后，加入煅烧炉中加热，煅烧温度为400～500℃，时间为30～50min，之后缓慢冷却至室温制得。3.根据权利要求1或2所述的生物炭改性蒙脱土，其特征在于：所述的改性氧化钙由生石灰50～60份，海藻糖粉1～2份，硫酸铝粉3～5份充分混合搅拌均匀后，加热至45℃并保持2小时，然后冷却至常温制得。4.根据权利要求3所述的生物炭改性蒙脱土，其特征在于：所述改性赤泥由赤泥60～70份...

【专利技术属性】
技术研发人员：史晓凯，马娟娟，岳秀萍，郑利剑，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14