專利名稱：一種離子型染料高效脫色劑的制備方法
技術領域：
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本發明涉及一種采用水熱法制備離子型染料高效脫色劑一用季銨鹽改性的 納米鈦酸鹽的制備方法。
背景技術：
隨著經濟和社會的發展，水污染問題越來越成為人們關注的焦點，其中，染 料廢水污染尤為嚴重，難于治理，成為國內外水污染防治的難點和重點。
在各種染料廢水的處理方法中，吸附法能耗低、使用范圍廣、處理效果好， 越來越受到重視。目前水處理中應用最廣的吸附劑是活性碳，但活性碳對各種離 子型染料的吸附速率很慢，另外吸附的污染物難以脫附，活性碳易失活，而活性 碳的再生必須在氮氣流中高溫下進行，每年再生一次就損失大量的活性碳，可見 大量應用活性碳處理染料污水并不十分可取，因此開發新型的吸附劑意義重大。
發明內容
本發明的目的是提供一種離子型染料高效脫色劑的制備方法，這種納米鈦酸 鹽脫色劑是以鈦氧八面體骨架為基礎的層狀結構，層間為具離子交換性的金屬離 子，對陽離子染料高效吸附；對納米鈦酸鹽進一步表面改性后，對陰離子染料也 表現出了優異的吸附性能。
本發明的技術方案如下
一種離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于依次進行以下步驟
(1) 、取納米鈦酸鹽放于水中，攪拌溶解，制成懸浮溶液；
(2) 、采用酸溶液調節懸浮液的PH值為酸性或弱酸性；
(3) 、將直鏈烷烴基季銨鹽加入到懸浮液中，直鏈烷烴基季銨鹽與納米鈦酸 鹽的摩爾比0.01 5: 1;
(4) 、加熱至40 120。C下反應3小時以上，冷凝回流；
(5) 、過濾或離心分離出懸浮液中沉淀物，多次水洗，直至洗滌液PH值為中
性；(6)、沉淀物烘干，得到產物。
所述的離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于所述的鈦酸鹽納米結 構材料是鈦酸鹽納米帶或鈦酸鹽納米片、納米絲帶、納米管、胖大海狀納米結構、 海膽狀納米結構、微納分枝結構。
所述的離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于所述的調節懸浮溶液 PH的酸溶液是指0. 01 0. lmol/L的鹽酸，調節懸浮液的PH值到2 6。
所述的離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于所述的調節懸浮溶液 PH的酸溶液是指0. 01 0. 1mol/L的鹽酸，調節懸浮液的PH值到2 6;所述的 直鏈烷烴基季胺鹽，碳原子數大于12。
所述的離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于所述的沉淀物烘干即 得產物。
所述的離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于所述的納米鈦酸鹽懸 浮溶液的質量濃度為0.1 40%，直鏈烷烴基季銨鹽的替代物有胺鹽型陽離子表 面活性劑；所述的調節懸浮溶液PH的酸溶液是指0.01 0. lmol/L的鹽酸，調
節懸浮液的ra值到2 6。
所述的離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于所述的胺鹽型陽離子 表面活性劑是指伯胺鹽、仲胺鹽、叔胺鹽，季銨鹽，具體指十六垸基三甲基季銨 溴化物、十六烷基三甲基季銨氯化物，十二垸基伯胺鹽、十二烷基仲胺鹽、十二 烷基叔胺鹽。
本發明反應物加熱至40 12(TC，并冷凝回流，反應時間需要3小時以上。 本發明以偏鈦酸或硫酸氧鈦或氧化鈦粉末為原料，采用水熱法制備納米鈦酸
鹽，對陽離子染料高效吸附；通過回流法對納米鈦酸鹽進行表面改性后，對陰離
子染料也表現出了優異的吸附性能。
圖l: (a)鈦酸鹽納米管的SEM圖片。 (b)鈦酸鹽納米管的TEM圖片。 圖2:鈦酸鹽納米管和直鏈烷烴基季銨鹽改性納米管的XRD圖譜。 圖3:鈦酸鹽納米管和直鏈垸烴基季銨鹽改性納米管的紅外光譜圖。 圖4:吸附12h后，10mg的140度制備的樣品對陽離子染料，如8ml， 20mg/L甲基藍和龍膽紫的去除率，和10 mg的140度制備的樣品經改性對陰離子染料， 如8ml， 20mg/L甲基橙、甲基紅、酸性品紅、曙紅B的去除率和吸附能力。
具體實施方式
一、鈦酸鹽納米管的制備工藝
以下以容積為50ml的高壓釜為反應器為例，來說明鈦酸鹽納米管的制備步驟。
(1) 、稱量1 3g的商用氧化鈦粉末，放入高壓釜中。
(2) 、配置摩爾濃度為7 11M的NaOH溶液，取35 40 ml加入到高壓釜 中。
(3) 、對高壓釜中的原料磁力攪拌l 2h，形成均勻的白色懸浮液。
(4) 、把高壓釜放入攝氏110 16(TC的烘箱中，保溫20小時以上。
(5) 、反應結束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液。
(6) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止。
(7) 、沉淀物烘干，即得產物。
二、陰離子染料的高效吸附劑一季胺鹽表面改性的納米鈦酸鹽
以下以容積為50ml的高壓釜為反應器為例，來說明鈦酸鹽納米管的改性步驟。
(1) 、取通過以上工藝制備的鈦酸鹽納米管1 2g，放入500ml的錐形瓶， 加入300ml水。
(2) 、超聲l 2h，得到白色懸浮液。
(3) 、用0. 01 0. lmol/L的鹽酸調節懸浮液的PH值到2 6。
(4) 、加入0.5 lg直鏈烷烴基季銨鹽到白色懸浮液中。直鏈垸烴基季銨鹽 碳原子數大于12為佳。
(5) 、將懸浮液加熱，在40 12(TC下反應3小時以上，并冷凝回流。
(6) 、回流結束后，過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH 到中性為止。
(7) 、沉淀物烘干，即得產物。 產物描述(參見圖1-4):
納米管的晶相為Na2Ti20s,為正交晶系，晶格常數a= 1.68 nm, b=0.375 nm,c=0.306跳
納米管的長度在幾百nm到十幾iam之間，比表面為269m々g。 納米管對陽離子染料的去除率達到91.1 99.2%,是活性炭的7倍，去除速率是活 性炭的120倍。
改性后產品對陰離子染料的吸附去除率可達到95.1 99.8%,是活性炭的8倍，去 除速率是活性炭的180倍。 (吸附的染料溶液的PH在3 6之間)
權利要求
1、一種離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于依次進行以下步驟(1)、取納米鈦酸鹽放于水中，攪拌溶解，制成懸浮溶液；(2)、采用酸溶液調節懸浮液的PH值為酸性或弱酸性；(3)、將直鏈烷烴基季銨鹽加入到懸浮液中，直鏈烷烴基季銨鹽與納米鈦酸鹽的摩爾比0.01～5∶1；(4)、加熱至40～120℃下反應3小時以上，冷凝回流；(5)、過濾或離心分離出懸浮液中沉淀物，多次水洗，直至洗滌液PH值為中性；(6)、沉淀物烘干，得到產物。
2、 根據權利要求1所述的離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于所述 的鈦酸鹽納米結構材料是鈦酸鹽納米帶或鈦酸鹽納米片、納米絲帶、納米管、胖 大海狀納米結構、海膽狀納米結構、微納分枝結構。
3、 根據權利要求1或2所述的離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于 所述的調節懸浮溶液PH的酸溶液是指0. 01 0. lmol/L的鹽酸，調節懸浮液的 PH值到2 6。
4、 根據權利要求l、 2所述的離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于所 述的調節懸浮溶液PH的酸溶液是指0. 01 0. lmol/L的鹽酸，調節懸浮液的PH 值到2 6;所述的直鏈垸烴基季銨鹽，碳原子數大于12。
5、 根據權利要求l、 2所述的離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于所 述的沉淀物烘干即得產物。
6、 根據權利要求1或2所述的離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于 所述的納米鈦酸鹽懸浮溶液的質量濃度為0.1 40%，直鏈烷烴基季銨鹽的替代 物有胺鹽型陽離子表面活性劑；所述的調節懸浮溶液PH的酸溶液是指0.01 0. lmol/L的鹽酸，調節懸浮液的PH值到2 6。
7、 根據權利要求6所述的離子型染料高效脫色劑的制備方法，其特征在于所述 的胺鹽型陽離子表面活性劑是指伯胺鹽、仲胺鹽、叔胺鹽，季銨鹽具體指十六烷 基三甲基季銨溴化物、十六烷基三甲基季銨氯化物，十二烷基伯胺鹽、十二烷基 仲胺鹽、十二垸基叔胺鹽。
全文摘要
本發明公開了一種離子型染料高效脫色劑的制備方法，是先取納米鈦酸鹽放于水中，攪拌溶解，制成懸浮溶液；在酸性或弱酸性條件下將直鏈烷烴基季銨鹽加入到懸浮液中，再在40～120℃下，加熱并冷凝回流3小時以上；分離出懸浮液中沉淀物，多次水洗，沉淀物烘干，得到產物，對陰離子染料也表現出了優異的吸附性能。
文檔編號C02F1/42GK101643252SQ200810243750
公開日2010年2月10日 申請日期2008年11月25日 優先權日2008年11月25日
發明者芳 盧, 張玉剛, 張立德, 崗 李 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院