專利名稱：一種海綿狀膨潤土基復合吸附材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種處理水和廢水的吸附劑，特別是一種海綿狀膨潤土基復合吸附材 料及其制備方法。
背景技術：
膨潤土是以蒙脫石為主要成份的黏土巖，具有天然的吸附和陽離子交換性能，可 作為吸附材料用于水和廢水處理。但是，由于膨潤土的粘土礦物特性，顆粒微細，在水環境 中使用時易于分散漿化，形成懸浮液，導致固液分離困難，并且難以回收再用，影響膨潤土 在水和廢水處理中的實際應用。為解決這一問題，馬少健等在實驗室制備了一種塑料骨架 型膨潤土復合吸附劑(專利號200710035221. 2)。該專利技術采用螺桿塑料擠出機將塑料 原料與膨潤土進行混勻復合，擠出成條，最后切粒得到擠出造粒型膨潤土基復合吸附材料 產品。具體實施步驟是(1)配料將干燥后的天然膨潤土或改性膨潤土 40 70wt%，熱塑 性高分子聚合物30 60wt %，輔助選擇性吸附原料0 IOwt %的比例進行配料。(2)混料 按所述比例先將干燥后的天然膨潤土和輔助選擇性吸附原料在高速混合機內混合15 30 分鐘，然后再加入熱塑性高分子聚合物混合15 20分鐘。(3)塑化擠出將所述混料加入 到雙螺桿塑料擠出機進行塑化擠出，塑化擠出溫度控制在240°C以下，主機螺桿與喂料螺桿 的轉速比設定為2 1，得到直徑為2 5mm細條狀產物，將該產物放入水槽快速冷卻，之后 取出。(4)干燥將冷卻后的細條狀產物自然干燥或用熱風干燥，干燥溫度控制在熱塑性高 分子聚合物軟化溫度以下。(5)切粒將干燥后的細條狀產物采用自動切粒機切粒，得到粒 狀產物。按照這一專利技術生產的吸附劑產品解決了膨潤土固液分離困難的問題，同時也 實現了吸附劑的再生。但是，由于在生產過程中，塑料原料與膨潤土復合后經過擠出機的小 孔出口時要經受較大的壓力，導致復合產品比較致密，孔隙小，孔隙的連通度低，因此，復合 產品的吸附速率較低。本申請專利是在專利號200710035221. 2的專利技術基礎上，為提高 膨潤土基復合吸附劑材料在水和廢水處理中的吸附能力和吸附速率而發明的一種新的吸 附劑產品及其制備方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種海綿狀膨潤土基復合吸附材料及其制備方法，主要解決 膨潤土在水和廢水處理中難于固液分離的問題以及采用膨潤土與塑料復合擠出造粒產品 致密，孔隙小，孔隙連通度低，吸附速率低的問題。本發明通過以下技術方案實現上述目的，一種海綿狀膨潤土基復合吸附材料及其 制備方法，包括以下步驟(1)按照中國專利號200710035221. 2的實施步驟經過配料、混料、塑化擠出得到 直徑2 5mm細條狀的膨潤土基復合材料擠出物。(2)冷卻和切料將所述擠出物導入室溫水中冷卻，同時采用剪刀將其切成短柱 狀或細條狀產物。
(3)浸潤吸水將所述短柱狀或細條狀產物放入25 100°C的水中浸泡5 20分 鐘，使材料吸水潤濕。(4)擴孔膨化將浸潤吸水后的短柱狀或細條狀產物放入預熱好的氣流膨化機的 罐體內，轉動并加熱罐體，當罐體內氣壓達到0. 5 1. OMPa時，停止加熱和轉動罐體，打開 罐體料口，釋放罐體內的氣體，即得到海綿狀膨潤土基復合吸附材料。其中，所述的膨潤土為天然膨潤土或改性膨潤土。所述的熱塑性高分子聚合物為聚乙烯、聚丙烯的一種或兩種不同比例的組合。所述的輔助選擇性吸附原料為粉煤灰、木屑、活性碳、玉米稈、高爐渣、鹽花、淀粉、 沸石、煤矸石中的一種或幾種組合。所述輔助選擇性吸附原料經過100目篩篩分處理；熱塑性高分子聚合物可為粒狀 或粉狀。本發明的突出技術效果在于通過氣流膨化以及膨化過程的壓力控制，擴大了膨潤土與塑料復合擠出的造粒產 品的孔隙尺寸和連通程度，從而顯著提高造粒產品的吸附能力和吸附速率，改善其使用性 能。
具體實施例方式實施例1取天然膨潤土 70wt%，接著加入熱塑性高分子聚合物聚乙烯30wt%，攪拌30分 鐘。然后將混合好的試樣加入雙螺桿塑料擠出機的喂料漏斗中，待雙螺桿塑料擠出機各區 段達到所設定的輸送段190°C，塑化段200°C，熔融段210°C，壓縮擠出段220°C的加熱溫度， 啟動主機進行擠出，得到細條狀產物，其直接進入水槽冷卻、切割，最后得到短柱狀吸附劑。將短柱狀吸附劑放入25°C水中浸泡10分鐘，撈出放入膨化設備內，蓋上密封蓋， 加熱并轉動膨化罐體，使其迅速升溫，當罐內壓力值達到0. 5MPa時，停止加溫，打開機蓋即 得海綿狀膨潤土基復合吸附材料。以吸附鉛離子為例，復合吸附材料無膨化處理時吸附鉛離子的平衡時間為8h，吸 附量為10. 4mg/g，經膨化處理后所得的海綿狀膨潤土基復合吸附材料吸附鉛離子的平衡時 間為4h，吸附量為18. Omg/g,即吸附時間縮短一半，吸附量提高73%。實施例2取天然膨潤土 70wt%，接著加入熱塑性高分子聚合物聚乙烯30wt%，攪拌30分 鐘。然后將混合好的試樣加入雙螺桿塑料擠出機的喂料漏斗中，待雙螺桿塑料擠出機各 區段達到所設定的加熱溫度，即輸送段190°C，塑化段200°C，熔融段210°C，壓縮擠出段 220°C，啟動主機進行擠出，得到細條狀產物，其直接進入水槽冷卻、切割，最后得到短柱狀 吸附劑。將短柱狀吸附劑放入25°C水中浸泡12分鐘，撈出放入膨化設備內，蓋上密封蓋， 加熱并轉動膨化罐體，使其迅速升溫，當罐內壓力值達到0. SMPa時，停止加溫，打開機蓋即 得海綿狀膨潤土基復合吸附材料。將制得的海綿狀膨潤土基復合吸附材料用于鉛離子吸附試驗，結果表明該吸附材 料吸附鉛離子的平衡時間為lh，吸附量為20. lmg/g。
實施例3取天然膨潤土 60wt%，加入輔助選擇性吸附原料IOwt %，攪拌15分鐘，再加入熱 塑性高分子聚合物聚丙烯25襯％和聚乙烯5wt%，攪拌15分鐘。然后將混合好的試樣加入 雙螺桿塑料擠出機的喂料漏斗中，待雙螺桿塑料擠出機各區段達到所設定的加熱溫度，即 輸送段190°C，塑化段200°C，熔融段210°C，壓縮擠出段220°C，啟動主機進行擠出，得到細 條狀產物，將所得到的細條狀產物放入水槽冷卻、切割，最后得到短柱狀吸附劑。將短柱狀吸附劑放入25°C水中浸泡16分鐘，撈出放入膨化設備內，蓋上密封蓋， 加熱并轉動膨化罐體，使其迅速升溫，當罐內壓力值達到IMPa時，停止加溫，打開機蓋即得 海綿狀膨潤土基復合吸附材料。將制得的海綿狀膨潤土基復合吸附材料用于鉛離子吸附試驗，結果表明該吸附劑 吸附鉛離子的平衡時間為lh，吸附量為26. Omg/g。
權利要求
1. 一種海綿狀膨潤土基復合吸附材料及其制備方法，包括按照中國專利號 200710035221. 2的配料、混料、塑化擠出得到直徑2 5mm細條狀的膨潤土基復合材料擠出 物的步驟，其特征在于，該方法還有以下步驟，(1)冷卻和切料將所述擠出物導入室溫水中冷卻，同時采用剪刀將細條狀產物切成 短柱狀或細條狀，(2)浸潤吸水將所述短柱狀或細條狀產物放入25 100°C的水中浸泡5 20分鐘， 使材料吸水潤濕，(3)擴孔膨化將浸潤吸水后的短柱狀或細條狀產物放入預熱好的氣流膨化機的罐體 內，轉動并加熱罐體，當罐體內氣壓達到0. 5 1. OMPa時，停止加熱和轉動罐體，打開罐體 料口，釋放罐體內的氣體，即得到海綿狀膨潤土基復合吸附材料。
全文摘要
一種海綿狀膨潤土基復合吸附材料及其制備方法，通過配料、混料、塑化擠出得到直徑2～5mm細條狀的膨潤土基復合材料擠出物，將所述擠出物導入室溫水中冷卻，同時采用剪刀將細條狀產物切成短柱狀或細條狀，然后將所述產物放入25～100℃的水中浸泡5～20分鐘，使材料吸水潤濕，再放入氣流膨化機的罐體內，轉動并加熱罐體，當罐體內氣壓達到0.5～1.0MPa時，打開罐體料口，釋放罐體內的氣體，即得所述復合吸附材料。采用本發明擴大了膨潤土與塑料復合擠出的造粒產品的孔隙尺寸和連通程度，從而顯著提高造粒產品的吸附能力和吸附速率。本發明的產品適用于含重金屬離子的廢水處理。
文檔編號B01J20/30GK102000541SQ201010553328
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月22日 優先權日2010年11月22日
發明者唐麗群, 廖芳艷, 楊梅金, 楊金林, 林美群, 王桂芳, 胡治流, 蘇秀娟, 莫偉, 馬少健 申請人:廣西大學