有机改性矿物吸附材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种颗粒状有机改性矿物吸附材料及其制备方法，该吸附材料包括具有离子交换能力和吸水性的矿物材料、有机改性剂和固化剂，固化剂的用量为矿物材料、有机改性剂和固化剂总重量的０．１－９０％，通过对无机矿物材料的有机改性和固化处理，制成本发明专利技术的颗粒状有机改性矿物吸附材料。本发明专利技术的吸附材料中的固化剂不但充当颗粒状吸附材料的骨架，而且具有良好的亲水性，降低了水溶液在颗粒材料中的传递阻力，大大提高了材料的吸附效率，该吸附材料在水中浸泡后仍具有一定机械强度，成本低廉，可以在传统的固定床式吸附罐中使用，实现连续、长周期地运转。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于废水处理的吸附材料及其制备方法，尤其涉及含油废水处 理和含有机污染物废水处理的。
技术介绍
吸附方法常被用来去除水中一定量的有机污染物或油类污染物，其使用的主要吸 附材料包括活性炭和黏土矿物。其中，活性炭作为一种易于制备的吸附剂，适用于吸附水中溶解的小分子污染物。 活性炭是利用吸附方法去除水中污染物的主要吸附剂。活性炭吸附是基于微孔表面吸 附，对于溶解状态的小分子污染物具有很好的吸附效果。但是由于其存在吸附能力较 低且容易发生污堵的问题，使得在使用中需要经常更换而导致操作费用提高，因此其 应用又受到一定的限制。黏土矿物吸附剂可用来吸附各种有机物污染物，而且其经过有机改性后表面由亲 水性变为亲油性，使其对有机物的吸附能力大大增强。近年来，关于有机改性黏土在 水处理领域、环境污染控制和修复等方面的应用研究，已经成为国内外环境领域内的 热点之一。有机黏土的合成方法主要包括湿法、预凝胶法和干法。其中湿法和预凝胶法虽然 生产的产品质量高，但是在生产过程中都会产生大量的废水，且工艺较复杂成本较高， 而采用干法生产有机黏土，不但工艺简单、成本低，而且无废水排放，因而得到国内 外研究人员的广泛关注和研究。例如，中国专利ZL02103804.X公开了一种干法生产有机膨润土的方法，该方法 将天然钙基膨润土加纯碱在混炼设备中进行交换反应生成钠基膨润土，然后依次与活 化剂、有机覆盖剂均匀混合、反应，最后用螺旋挤压机挤出成条状物，经烘干后，磨 碎成有机膨润土粉末。此方法生产的有机膨润土需要磨粉后使用，主要用于油漆、油 墨、涂料、钻井泥浆等油性产品中。在用于水处理过程时，由于该有机改性后膨润土表面疏水性增强，在水中分散困难利用率低，固液后处理困难，影响出水浊度。又如，中国专利ZL200410018109.4公开了一种无机一有机复合膨润土废水处理 材料的制备方法。该方法通过将表面活性剂柱撑到膨润土层间，使羟基金属同时在膨 润土层间和表面形成，而能够同时吸附有机物和磷酸根，此外，由于表面羟基金属的 存在，还使复合膨润土的混凝性有所增强，提高了其固液分离性能。又如，中国专利ZL200610050424.4公开了一种印染/染料废水的处理方法，旨在 解决有机膨润土混凝性能差，固液分离困难的问题；中国专利ZL03116257.6专利技术了 一种有机膨润土合成一废水处理一体化方法，将有机膨润土的制备和废水处理两个过 程和在一起，减少了设备投资和运行费用。在水处理
， 一般采用固定床式吸附器实现连续吸附处理过程，这样就需 要在水中使用具有一定机械强度的颗粒状吸附材料如常见的活性炭吸附材料，以满足 长周期运行和多次反冲洗的工艺要求。目前研发的有机黏土吸附材料为粉状，即使是 采用干法生产出的颗粒状有机改性黏土，也只是由有机改性剂粘合后形成的颗粒，在 干态情况下其具有一定的强度，但在水中浸泡后，则失去大部分的强度，颗粒就会粉 化，而无法胜任在固定床吸附器中的长周期使用。此外，由于黏土在水中具有膨胀性 和分散悬浮性等特性，使其在废水处理中效果较差，尤其是其固液分离速度慢，对有 机物的吸附能力差，因此直接影响其实际应用。此外，现有的颗粒状有机改性黏土还 存在这样的问题，由于黏土材料经有机改性后，颗粒内部的吸附位置也呈疏水性，因 此增加了水溶液的传递阻力，从而影响吸附效率。例如，美国专利US6093241中公开了一种从沸水中去除油的颗粒状有机黏土混合 物，选用呈针状结构的且自身不吸水的海泡石和/或绿坡缕石、四元化合物以及水泥 质的粘合剂混合而成。由该方法制备的有机改性矿物材料具有耐受高温的性能，在高 温条件下能够保持稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的以上问题而提供一种颗粒状有机改性矿物吸附 材料，该吸附材料在水中浸泡后具有一定机械强度，成本低廉，可以在传统的固定床 式吸附罐中使用，实现连续、长周期地运转。本专利技术提供一种有机改性矿物吸附材料，包括具有离子交换性能和亲水性的无机矿物材料和有机改性剂，还包括固化剂。其中，固化剂重量为无机矿物材料、有机改性剂和固化剂重量之和的0.1-90%, 优选4-45%。其中无机矿物材料与有机改性剂重量的比例为50 95: 5 50，优选60-75: 25 一40。其中，矿物材料为黏土矿物材料，选自膨润土、蒙脱石、伊利石、凹凸棒石、沸 石、硅藻土和蛭石中的一种或多种。其中，有机改性剂选择使矿物材料由亲水疏油性变为亲油疏水性的制剂。特别是， 有机改性剂选自阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离 子表面活性剂中的一种或多种。特别是，阳离子表面活性剂选自氯化或溴化十二垸基三甲基铵、十四烷基二甲基 苄基铵、十六垸基三甲基铵、十八垸基三甲基铵、二一十八垸基二甲基铵、四甲基铵、 三甲基苯基铵、三甲基苄基铵、三乙基苯基铵、双氢化牛脂基二甲基氯化铵、十六垸 基吡啶、十四烷基吡啶中的一种或多种。特别是，阴离子表面活性剂选自十二垸基苯磺酸钠、N—油酰基N-甲基牛磺酸钠 中的一种或多种。特别是，非离子表面活性剂选自辛基酚聚氧乙醚(Triton X-IOO)、硬脂醇聚氧 乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇单月硅酸脂中的一种或多种。 特别是，两性表面活性剂为邻苯二甲酸二乙酯。其中，固化剂选择固化温度低于有机改性剂分解温度的有机固化剂和无机固化 剂。特别是，固化剂的固化温度在水的沸点以下的有机固化剂和无机固化剂。其中，固化剂选自硅酸盐类、硫酸盐类、石灰石类和铝盐类固化剂中的一种或多 种，特别是，选择硅酸三钙、铝酸钙、硫铝酸钙、硫铝酸钡钙、硫酸钙、水合硫酸钙、 生石灰和熟石灰中的一种或多种。本专利技术另一方面提供一种有机改性矿物吸附材料的制备方法，包括步骤通过有 机改性剂和固化剂对无机矿物材料进行有机改性处理和固化处理。其中，固化剂重量为无机矿物材料、有机改性剂和固化剂重量之和的0.1-90%, 优选4_45%。其中，有机改性处理和固化处理依次进行。其中，有机改性处理是使无机矿物材料和有机改性剂与分散介质去离子水混合， 控制温度在50-90°C，优选为60-70°C;混合时间控制为1-100分钟，加入的去离子 水的重量与矿物材料和有机改性剂的总重量的比例为1: 1-10，优选l: 3-8。其中，固化处理中加入固化剂的同时，还加入去离子水，控制去离子水总量占混 合物总重量的5_50%，优选20 — 40%。此外，还包括将固化处理的混合物加工成条状，经干燥后粉碎。其中，矿物材料为黏土矿物材料；选自膨润土、蒙脱石、伊利石、凹凸棒石、沸 石、硅藻土和蛭石中的一种或多种。其中，有机改性剂选择使矿物材料由亲水疏油性变为亲油疏水性的制剂，可选择 阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂中 的一种或多种。特别是，阳离子表面活性剂选自氯化或溴化十二烷基三甲基铵、十四烷基二甲基 苄基铵、十六烷基三甲基铵、十八烷基三甲基铵、二一十八烷基二甲基铵、四甲基铵、 三甲基苯基铵、三甲基苄基铵、三乙基苯基铵、双氢化牛脂基二甲基氯化铵、十六垸 基吡啶、十四垸基吡啶中的一种或多种；阴离子表面活性剂选自十二垸基苯磺酸钠、 N—油酰基N-甲基牛磺酸钠中的一种或多种；非离子表面活性剂选自辛基酚聚氧乙醚 (T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机改性矿物吸附材料，含有具有离子交换性能和亲水性的无机矿物材料和有机改性剂，其特征是还包括固化剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李光辉，杨昭伟，程建华，
申请(专利权)人：浙江瑞普环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]