一种环保型膨润土及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种环保型膨润土及其制备方法和应用，制备方法包括：(1)以柠檬酸为改性剂，对膨润土进行初级改性；(2)将初级改性完毕的混合物离心并水洗沉淀至呈中性，干燥后得到活化膨润土；(3)将活化膨润土与硅烷偶联剂采用超声复合；(4)在复合反应结束后的混合物中加入β‑环糊精进行交联反应；(5)在交联反应结束后的混合物中加入凝团剂复合，复合结束后依次离心、洗涤、干燥。本发明专利技术还提供上述环保型膨润土在处理重金属废水和废弃钻井液中的应用。本发明专利技术的环保型膨润土对重金属离子显示出较好的吸附特性，可在较短吸附时间内完全去除重金属废液中的重金属离子，处理后的水质可以达到GB 3838—2002规定的Ⅰ类水体要求。

An environmentally friendly bentonite and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种环保型膨润土及其制备方法和应用
本专利技术属于膨润土制备
，具体涉及一种环保型膨润土及其制备方法和应用。
技术介绍
膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的铝镁硅酸盐类粘土矿物，这类粘土矿物具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍；在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质溶液具有一定的黏滞性、触变性和润滑性；有较强的阳离子交换能力；对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量；它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性；具有表面活性的酸性漂白土(活性白土、天然漂白土-酸性白土)能吸附有色离子。鉴于膨润土的以上特性，其逐渐在污水处理领域崭露头角。目前，有不少专利和文献都报道了采用改性膨润土处理废水的技术，但这些专利、文献所报道的改性膨润土在处理重金属离子含量较高的废水效果并不突出，并且处理废水的过程大多比较繁琐。因此，有必要进一步开发新的环保型膨润土及其制备技术。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种环保型膨润土及其制备方法和应用。本专利技术的技术方案为：第一个方面，本专利技术提供一种环保型膨润土的制备方法，包括以下步骤：(1)以柠檬酸为改性剂，对膨润土进行初级改性；(2)将初级改性完毕的混合物离心并水洗沉淀至呈中性，干燥后得到活化膨润土；(3)将活化膨润土与硅烷偶联剂采用超声复合；(4)在复合反应结束后的混合物中加入β-环糊精进行交联反应；(5)在交联反应结束后的混合物中加入凝团剂复合，复合结束后依次离心、洗涤、干燥即得。进一步的，所述步骤(1)中对膨润土进行初级改性的具体过程为：将膨润土配制成质量百分数为3～5％的浆液，将所述浆液于40～50℃搅拌10～15h，然后加入柠檬酸后于55～65℃继续搅拌3～5h，其中膨润土和柠檬酸的质量比为1:(1～5)。进一步的，所述步骤(2)中干燥条件为：温度70～90℃，时间24～30h。进一步的，所述步骤(3)中超声复合条件为：活化膨润土和硅烷偶联剂的质量比为1:(0.3～2)，超声频率为40～60kHz，温度为60～80℃，时间为10～12h。进一步的，所述硅烷偶联剂选自硫氰基丙基三乙氧基硅烷，γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷，甲基辛基二甲氧基硅烷，3-(三甲氧基硅基)丙酸环氧丙酯，3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，γ-脲基丙基三乙氧基硅烷，氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、双亲性硅烷偶联剂DSSO。进一步的，所述硅烷偶联剂优选双亲性硅烷偶联剂DSSO。进一步的，所述步骤(4)中交联反应的具体过程为：先加入β-环糊精(β-CD)与二甲基亚砜(DMSO)于60～70℃搅拌2～3h，再加入2，4-二异氰酸酯甲苯(TDI),继续搅拌反应3～8h，其中膨润土、β-CD与TDI的质量比为1:(1～5):1。进一步的，所述步骤(5)中加入凝团剂复合的具体过程为：先加入凝团剂于30～40℃复合10～12h，其中活化膨润土和凝团剂的质量比为1:(1～0.3)，然后加入丙酮终止反应。进一步的，所述凝团剂为羧甲基纤维素。进一步的，所述步骤(5)中干燥条件为：温度60～70℃，时间20～30h。第二个方面，本专利技术提供一种环保型膨润土，是采用上述方法制备。第三个方面，本专利技术提供上述环保型膨润土在处理重金属废水中的应用。第四个方面，本专利技术提供上述环保型膨润土在处理废弃钻井液中的应用。本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用交联聚合法制备β-环糊精与膨润土复合物，进而得出一种环保型膨润土，该环保型膨润土对重金属离子显示出较好的吸附特性，可在较短吸附时间内完全去除重金属废液中的重金属离子，处理后的水质可以达到GB3838—2002规定的Ⅰ类水体要求。此外，本专利技术的环保型膨润土对废弃钻井液中的重金属离子、油类化合物等具有较好的吸附效果，有效降低了废液的生物毒性，从真正意义上实现了废弃钻井液的无害化处理。附图说明图1为本专利技术实施例3中环保型膨润土对Cr3+及Cd2+的等温吸附曲线图。图2为本专利技术实施例3中环保型膨润土对Cr3+及Cd2+的吸附动力学曲线图。图3为本专利技术实施例4中环保型膨润土对重金属废液中Cr3+及Cd2+的去除效果图。图4为本专利技术实施例5中不同处理剂对废弃钻井液中重金属离子的处理效果图，其中4-1为活性炭的处理效果图；4-2为未改性膨润土的处理效果图；4-3为改性膨润土的处理效果图。图5为本专利技术实施例6中不同处理剂对废弃钻井液中石油类的处理效果图，其中6-1为不同处理剂处理废弃钻井液30min后的石油类含量；6-2为废弃钻井液中石油类含量随时间的变化图，处理剂加量均为15g/L。图6为本专利技术实施例7中以本专利技术方法处理前后的废弃钻井液对白三叶草生长的影响对比图，其中(a)为营养液培育下的白三叶草；(b)为废弃钻井液培育的三叶草，(c)为改性膨润土处理后的废弃钻井液培育的白三叶草，培育时间均为30天。具体实施方式本专利技术实施例采用的硅烷偶联剂为(DSSO)，该DSSO为自制产品，制备过程如下：首先，往真空干燥的烧瓶中引入30～50mL十一烯醇，于30～40℃逐渐滴入10～12mL氯铂酸-异丙醇，搅拌4～5h。继而通入氮气，加入18～21mL甲基二氯氢硅，辅以超声40～50℃搅拌5h。继而，加入30～35mL甲醇，35℃加热2～5h，之后滴入5～20mL二乙胺缓冲反应生成物。然后，以8000～10000rpm离心生成物，取上层清液。最后，取上清液，加入质量分数为3～5％的甲基丙烯酰氯(以清液质量为标准)，超声磁力搅拌反应6～10h，然后加入10～20mL乙二胺荡洗反应烧瓶，旋转蒸馏得到浅黄色透明清液即为产物DSSO化合物。DSSO具备多个亲水基团可与膨润土层间氧原子构成化学键，接枝膨润土表面化学基团，从而提供更多的改性化学活性位点。本专利技术实施例采用的重金属废水样本和废弃水基钻井液由西南某油气田提供。此外，在本专利技术的描述中，需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面结合附图和具体的实施例对本专利技术做进一步详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。实施例1本实施例提供一种环保型膨润土的制备方法，包括以下步骤：(1)将3g膨润土配制成质量百分数为3％的100mL膨润土浆液，于45℃下恒温搅拌12h，以使膨润土充分水化；(2)加入1g二水合柠檬酸晶体，于55℃下恒温搅拌3h，搅拌速度为120r·min-1，反应结束后，将所得的活化膨润土浆液离心并水洗至中性，继而置于恒温干燥箱中于80℃干燥24h，得到活化膨润土；(3)取5g活化膨润土，与5g硅烷偶联剂DSSO在超声频率为40～60kHz、温度为65～70℃搅拌复合11h；(4)继而加入3gβ-CD与30mLDMSO，于60℃搅拌3h，然后加入3gTDI，继续搅拌反应5h；再加入0.2g羧甲基纤维素于35℃复合12h；最后，逐渐加入30mL丙酮终止反应，离心后无水乙醇洗涤3次以上，于80℃干燥10h后研磨至200～400目粉末即得。实施例2本实施例提供一种环保型膨润土的制备方法，包括以下步骤：(1)将300g膨润土配制成质量百分数为3％的10L膨润土浆液，于50℃下恒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保型膨润土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)以柠檬酸为改性剂，对膨润土进行初级改性；(2)将初级改性完毕的混合物离心并水洗沉淀至呈中性，干燥后得到活化膨润土；(3)将活化膨润土与硅烷偶联剂采用超声复合；(4)在复合反应结束后的混合物中加入β‑环糊精进行交联反应；(5)在交联反应结束后的混合物中加入凝团剂复合，复合结束后依次离心、洗涤、干燥即得。

【技术特征摘要】
1.一种环保型膨润土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)以柠檬酸为改性剂，对膨润土进行初级改性；(2)将初级改性完毕的混合物离心并水洗沉淀至呈中性，干燥后得到活化膨润土；(3)将活化膨润土与硅烷偶联剂采用超声复合；(4)在复合反应结束后的混合物中加入β-环糊精进行交联反应；(5)在交联反应结束后的混合物中加入凝团剂复合，复合结束后依次离心、洗涤、干燥即得。2.根据权利要求1所述的一种环保型膨润土的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中对膨润土进行初级改性的具体过程为：将膨润土配制成质量百分数为3～5％的浆液，将所述浆液于40～50℃搅拌10～15h，然后加入柠檬酸后于55～65℃继续搅拌3～5h，其中膨润土和柠檬酸的质量比为1:(1～5)。3.根据权利要求1所述的一种环保型膨润土的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中超声复合条件为：活化膨润土和硅烷偶联剂的质量比为1:(0.3～2)，超声频率为40～60kHz，温度为60～80℃，时间为10～12h。4.根据权利要求1所述的一种环保型膨润土的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂选自硫氰基丙基三乙氧基硅烷，γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董汶鑫，蒲晓林，任研君，郭文晴，冯雪飞，龚兴宇，肖梦丽，高峰，尹启新，尹明宇，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51