一种凹凸棒石黏土的改性方法及其改性凹凸棒石黏土技术

本发明专利技术涉及污水处理技术领域，具体涉及一种凹凸棒石黏土的改性方法及其改性凹凸棒石黏土。本发明专利技术提供的凹凸棒石黏土的改性方法，包括如下步骤：将凹凸棒石黏土置于水中进行超声处理,得到凹凸棒石黏土溶液；向凹凸棒石黏土溶液中加入改性剂,调节溶液pH至8.5‑11，搅拌或震荡，得到改性凹凸棒石黏土；所述改性剂选自丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠和纳米二氧化硅中的一种或多种。本发明专利技术提供的凹凸棒石黏土的改性方法可有效改变凹凸棒石粘土表面结构，提高凹凸棒石粘土对重金属离子锶和铯的吸附性能。

A modification method of attapulgite clay and its modification

【技术实现步骤摘要】
一种凹凸棒石黏土的改性方法及其改性凹凸棒石黏土
本专利技术涉及污水处理
，具体涉及一种凹凸棒石黏土的改性方法及其改性凹凸棒石黏土。
技术介绍
凹凸棒石黏土是一种含水富镁铝硅酸盐类纤维状黏土矿物，具有独特的链层状晶体结构，矿物学上属于海泡石类，晶粒呈比较细小的棒状形态，且内部比表面积大，矩形内孔孔道较为发达(0.38nm×0.63nm)，能够有效地固定许多金属及其氧化物，同时，凹凸棒石粘土表面富含硅羟基等活性基团，使其具备良好的吸附性能，广泛应用于废水处理、催化等领域。然而天然的凹凸棒石粘度多为中低品位，含有大量的杂质成分，干扰凹凸棒石粘土本身的优良性能，将其直接应用于富含重金属的工业废水处理中会存在吸附性能欠佳的问题，无法达到良好的吸附效果。因此，需要对凹凸棒石粘土进行改性，以改善凹凸棒石黏土吸附重金属的性能。现有凹凸棒石粘土的改性多采用有机阳离子表面活性剂或者硅烷偶联剂进行改性，然而由于改性剂种类众多，且不同的改性剂对凹凸棒石粘土进行改性后，对重金属离子的吸附效果不同，具有一定的唯一性，因此，针对特定种类的重金属，对凹凸棒石进行改性的工作仍待研究。以金属锶和铯为例，由于改性凹凸棒石粘土的对重金属离子的吸附性能，与重金属离子的化学形态密切相关，金属铯离子在吸附迁移过程中，其迁移形态为简单阳离子Cs+,而金属锶离子在吸附迁移过程中，其迁移形态多为Sr2+·XH2O,两者迁移形态相差极大。同时，不同离子之间的交换吸附能力又取决于其离子势(离子的电价数与其半径之比)的大小，因此，如何对凹凸棒石粘土进行改性以提高对金属锶铯离子的吸附性能成为一大难点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有凹凸棒石粘土的改性方法对于金属锶铯离子的吸附效果有限，从而提供一种新的凹凸棒石黏土的改性方法及其改性凹凸棒石黏土。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种凹凸棒石黏土的改性方法，包括如下步骤:1)将凹凸棒石黏土置于水中进行超声处理,得到凹凸棒石黏土溶液；2)向凹凸棒石黏土溶液中加入改性剂,调节溶液pH至8.5-11，搅拌或震荡，得到改性凹凸棒石黏土；所述改性剂选自丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠和纳米二氧化硅中的一种或多种。优选的，以凹凸棒石黏土的阳离子交换容量CEC计，所述改性剂的摩尔用量为凹凸棒石黏土阳离子交换总量的0.5-2倍。优选的，所述改性剂为丙烯酰胺和纳米二氧化硅；所述丙烯酰胺和纳米二氧化硅的摩尔比为1：1.1-1.3。优选的，步骤2)中，向凹凸棒石黏土溶液中加入丙烯酰胺，调节溶液pH至8.5-11，搅拌10-12小时，然后加入纳米二氧化硅，继续搅拌10-12小时，得到改性凹凸棒石黏土。优选的，步骤1)中，以凹凸棒石黏土的质量计，水的用量为40-60ml/g；所述超声处理时间为20-40min，所述超声处理温度为23-30℃；步骤2)中，搅拌或震荡时间为10-14小时。优选的，所述纳米二氧化硅的粒径为1-100nm。优选的，步骤1)中，在将凹凸棒石黏土置于水中进行超声处理之前，还包括对凹凸棒石黏土进行纯化处理，所述纯化处理包括如下步骤：a)将凹凸棒石黏土粉碎，加入水和六偏磷酸钠，搅拌，得到混合液；b)将混合液超声分散后，离心、干燥，得到干燥后的凹凸棒石黏土，将干燥后的凹凸棒石黏土研磨粉碎，得到纯化后的凹凸棒石黏土。优选的，步骤a)中，所述凹凸棒石黏土与水的质量比为1:40-60，所述凹凸棒石黏土与六偏磷酸钠的质量比为1:0.01-0.05。步骤b)中，所述纯化后的凹凸棒石黏土的粒径为80-120目。优选的，步骤2)中，还包括对搅拌或震荡后的溶液依次进行的离心、水洗、干燥和研磨过筛步骤。优选的，所述凹凸棒石粘土的阳离子交换容量CEC为20-40mmol/100g。在本专利技术中，凹凸棒石黏土阳离子交换总量为凹凸棒石粘土的阳离子交换容量CEC乘以凹凸棒石黏土的质量得到的。本专利技术提供一种改性凹凸棒石黏土，由上述所述的凹凸棒石黏土的改性方法制备得到。本专利技术的有益效果：1)本专利技术提供的凹凸棒石黏土的改性方法，针对重金属离子锶和铯，通过将凹凸棒石黏土置于水中进行超声，然后加入特定的改性剂(丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠和纳米二氧化硅中的一种或多种)，调节溶液pH至8.5-11，搅拌或震荡，得到改性凹凸棒石黏土；利用丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠和纳米二氧化硅(纳米二氧化硅表面富含活性羟基和不饱和悬空键)特定的活性基团和结构特点，有效改变了凹凸棒石粘土表面结构，大大增加了凹凸棒石粘土表面吸附活性中心的数量，提高了凹凸棒石粘土对重金属离子锶和铯的吸附性能。同时通过本专利技术凹凸棒石黏土的改性方法制得的改性凹凸棒石粘土在中性条件下即可对重金属离子锶和铯达到良好的吸附效果。2)本专利技术提供的凹凸棒石黏土的改性方法，进一步的，所述改性剂为丙烯酰胺和纳米二氧化硅；所述丙烯酰胺和纳米二氧化硅的摩尔比为1：1.1-1.3；步骤2)中，向凹凸棒石黏土溶液中加入丙烯酰胺，调节溶液pH至8.5-11，搅拌10-12小时，然后加入纳米二氧化硅，继续搅拌10-12小时，得到改性凹凸棒石黏土。本专利技术对凹凸棒石先进行丙烯酰胺改性，然后对丙烯酰胺改性后的凹凸棒石粘土再进行纳米二氧化硅改性，并通过控制所述丙烯酰胺和纳米二氧化硅的摩尔比为1：1.1-1.3，利用丙烯酰胺和纳米二氧化硅特定的活性基团和空间架构，经过二步改性大大提高了凹凸棒石黏土对金属锶和铯的吸附性能。3)本专利技术提供的凹凸棒石黏土的改性方法，进一步的，还包括对凹凸棒石黏土进行纯化处理，本专利技术通过特定的纯化步骤有效去除了凹凸棒石粘土中含有的杂质成分，经过纯化的凹凸棒石粘土，再经本专利技术特定的改性剂进行改性，可有效提高凹凸棒石黏土对金属锶和铯的吸附性能。具体实施方式提供下述实施例是为了更好地进一步理解本专利技术，并不局限于所述最佳实施方式，不对本专利技术的内容和保护范围构成限制，任何人在本专利技术的启示下或是将本专利技术与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本专利技术相同或相近似的产品，均落在本专利技术的保护范围之内。实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。本专利技术以下实施例中所述纳米二氧化硅均购自国药集团化学试剂有限公司。实施例1一种凹凸棒石黏土的改性方法，包括如下步骤:1)凹凸棒石粘土的纯化：a)将10g凹凸棒石黏土(凹凸棒石黏土的阳离子交换容量CEC为25.6055mmol/100g)用粉碎机粉碎，过100目筛，然后将其置于1000ml烧杯中，加入400g去离子水和0.3g六偏磷酸钠，磁力搅拌30min，得到混合液；b)将混合液在超声波仪器中25℃分散1小时，取出后置于离心管中，在3300rpm的速率下离心15min，得到脱水后的凹凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种凹凸棒石黏土的改性方法，其特征在于，包括如下步骤:/n1)将凹凸棒石黏土置于水中进行超声处理,得到凹凸棒石黏土溶液；/n2)向凹凸棒石黏土溶液中加入改性剂,调节溶液pH至8.5-11，搅拌或震荡，得到改性凹凸棒石黏土；/n所述改性剂选自丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠和纳米二氧化硅中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种凹凸棒石黏土的改性方法，其特征在于，包括如下步骤:
1)将凹凸棒石黏土置于水中进行超声处理,得到凹凸棒石黏土溶液；
2)向凹凸棒石黏土溶液中加入改性剂,调节溶液pH至8.5-11，搅拌或震荡，得到改性凹凸棒石黏土；
所述改性剂选自丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠和纳米二氧化硅中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的凹凸棒石黏土的改性方法，其特征在于，以凹凸棒石黏土的阳离子交换容量CEC计，所述改性剂的摩尔用量为凹凸棒石黏土阳离子交换总量的0.5-2倍。


3.根据权利要求1或2所述的凹凸棒石黏土的改性方法，其特征在于，所述改性剂为丙烯酰胺和纳米二氧化硅；
所述丙烯酰胺和纳米二氧化硅的摩尔比为1：1.1-1.3。


4.根据权利要求3所述的凹凸棒石黏土的改性方法，其特征在于，步骤2)中，向凹凸棒石黏土溶液中加入丙烯酰胺，调节溶液pH至8.5-11，搅拌10-12小时，然后加入纳米二氧化硅，继续搅拌10-12小时，得到改性凹凸棒石黏土。


5.根据权利要求1-4任一项所述的凹凸棒石黏土的改性方法，其特征在于，步骤1)中，以凹凸棒石黏土的质量计，水的用量为40-60ml/g；
所述超声处理时间为20-40min，所述超声处理温度为23-30℃；
步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：左锐，韩科学，杜璨，林元惠，何柱锟，王金生，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11