專利名稱：一種合成鐵鋁改性膨潤土的方法
技術領域：
本發明涉及環境污染控制技術領域，尤其涉及一種合成鐵鋁改性膨潤土的方法。
背景技術：
膨潤土是以蒙脫石(Montmorillonite)為主要礦物的粘土巖。蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸鹽礦物，由兩個硅氧四面體中間夾一個鋁(鎂)氧(氫氧)八面體組成，屬于2 1型的三層粘土礦物。晶層間距離為O. 96^2. 14nm，這些納米片層團聚在一起，形成幾百納米到幾微米的粘土顆粒。由于膨潤土表面硅氧結構極強的親水性及層間陽離子的水解，未經改性的膨潤土吸附處理有機污染物的性能非常差。但膨潤土有很強的陽離子交換能力，在一定的物理-化學條件下，可以和Fe3+、Ca2+、Mg2+、Na+、K+等相互交換。經過鐵鋁離子交換得到的改性膨潤土具有比表面積大，吸附性能良好的特點，且膨潤土的儲量豐富、來源廣、處
理成本低，因此用改性膨潤土去除廢水中的污染物，具有巨大的社會經濟效益和生態環境效益。(羥基鐵鋁柱撐膨潤土處理焦化廢水，云南化工，2011年，第I期，30-32頁)。經過柱撐改性膨潤土的層間距比原土的明顯變大，在實驗條件下對磷的吸附能力為鐵鋁柱撐膨潤土 >鐵柱撐膨潤 > 鋁柱撐膨潤(羥基金屬柱撐膨潤土吸附磷的性能研究，非金屬礦，2006，29卷，第5期，44-46頁)。傳統的改性方法是將鐵和鋁鹽溶解、合成羥基鐵或羥基鋁、加入膨潤土，振蕩、靜置、過濾、洗滌、烘干、研磨、過篩。這個過程相對較為繁瑣，并且由于攪拌作用力弱會出現交換不徹底的現象，會影響產品質量。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術中鐵鋁改性膨潤土交換不充分不足，提供一種合成鐵改性膨潤土的方法。為解決上述技術問題本發明采用的技術方案是一種合成鐵改性膨潤土的方法，步驟如下電解槽設置兩個陽極，分別為鐵電極和鋁電極，陰極電極為石墨電極，陰極和陽極之間用微孔濾膜隔開，電解槽內加入去離子水，再在陽極區加入膨潤土，在陽極區設置攪拌，接通電解槽電流，電解結束后沉淀分離，沉淀得到的膨潤土經烘干，即得到鐵鋁改性膨潤土。所述的膨潤土為粉碎過5(Γ100目篩且干燥的膨潤土。所述的膨潤土和去離子水的固液質量比為I :5(Tl00。所述的攪拌轉速為50 150r/min。所述的電解槽總電流為15 40mA，電解4 5h。所述的兩個陽極可以分別控制電流，接通電解槽電流后鋁電極和鐵電極之間的電流比為I :2 I :4。所述的烘干溫度為105 110°C。
本發明的有益效果是(I)電解中鐵、鋁電極被逐步氧化產生鐵離子和鋁離子進入溶液，和陽極區的膨潤土層間的鈣離子在電場力的作用下發生交換，鈣離子在電場作用下向陰極移動，鐵離子和鋁離子在移動的過程中被吸附在膨潤土層間。(2)交換過程由于有電場存在，離子受電場作用，移動迅速，使得改性較為完全、徹底。改性得到的產品比較均勻，質量較高。
具體實施例方式以下進一步提供本發明的3個實施例實施例I 電解槽設置兩個陽極，分別為鐵片電極和鋁片電極，兩個電極可以分別控制電流，陰極電極為石墨電極，陰極和陽極之間用微孔濾膜隔開，水和離子可以通過，固體顆粒物無法通過，電解槽內加入去離子水，再在陽極區加入粉碎過100目篩的干燥膨潤土，膨潤土和水的固液比為I :100 (質量比)，在陽極區設置攪拌，攪拌轉速為150r/min，接通電解槽電流總電流為40mA，鋁陽極和鐵陽極之間的電流比為I :4，經過4h，沉淀分離，沉淀得到的膨潤土經110°C烘干，得到鐵鋁改性膨潤土。產品消解后用原子吸收光譜法測得改性后的膨潤土的鋁和鐵的含量分別為5. 4%和17. 7%。將得到的鐵鋁改性膨潤土作為吸附劑用來處理廢水，在IL含橙II染料濃度為40mg/L的廢水中加入該沉淀得到的膨潤土 4g，攪拌2h，沉淀分離，分析污染物濃度，去除率達到93. 5%ο對于同樣的廢水，加入同樣量的傳統方法(鐵、鋁鹽溶解，無電場作用)改性得到的鐵鋁改性膨潤土，在同樣處理條件下，在相同的處理時間里，橙II去除率為72. 8%。實施例2電解槽設置兩個陽極，分別為鐵片電極和鋁片電極，兩個電極可以分別控制電流，陰極電極為石墨電極，陰極和陽極之間用微孔濾膜隔開，水和離子可以通過，固體顆粒物無法通過，電解槽內加入去離子水，再在陽極區加入粉碎過50目篩的干燥膨潤土，膨潤土和水的固液比為I :50 (質量比)，在陽極區設置攪拌，攪拌轉速為50r/min，接通電解槽電流總電流為15mA，鋁陽極和鐵陽極之間的電流比為I :2，經過5h，沉淀分離，沉淀得到的膨潤土經105°C烘干，得到鐵鋁改性膨潤土。產品消解后用原子吸收光譜法測得改性后的膨潤土的鐵鋁的含量分別為7. 4%和15. 7%。將得到的鐵鋁改性膨潤土作為吸附劑用來處理廢水，在IL含磷酸根濃度為40mg/L的廢水中加入該沉淀得到的膨潤土 4g，攪拌2h，沉淀分離，分析污染物濃度，去除率達到95. 1%。對于同樣的廢水，加入同樣量的傳統方法(鐵、鋁鹽溶解，無電場作用)改性得到的鐵鋁改性膨潤土，在同樣處理條件下，在相同的處理時間里，磷酸根去除率為75. 6%。實施例3電解槽設置兩個陽極，分別為鐵片電極和鋁片電極，兩個電極可以分別控制電流，陰極電極為石墨電極，陰極和陽極之間用微孔濾膜隔開，水和離子可以通過，固體顆粒物無法通過，電解槽內加入去離子水，再在陽極區加入粉碎過50目篩的干燥膨潤土，膨潤土和水的固液比為100 (質量比)，在陽極區設置攪拌，攪拌轉速為lOOr/min，接通電解槽電流總電流為30mA，鋁陽極和鐵陽極之間的電流比為I :2，經過4h，沉淀分離，沉淀得到的膨潤土經110°C烘干，得到鐵鋁改性膨潤土。產品消解后用原子吸收光譜法測得改性后的膨潤土的鐵鋁的含量分別為8. 1%和16. 2%。將得到的鐵鋁改性膨潤土作為吸附劑用來處理廢水，在IL含磷酸根濃度為40mg/L的廢水中加入該沉淀得到的膨潤土 4g，攪拌2h，沉淀分離，分析污染物濃度，去除率達到96. 3%ο對于同樣的廢水，加入同樣量的傳統方法(鐵、鋁鹽溶解，無電場作用)改性得到的 鐵鋁改性膨潤土，在同樣處理條件下，在相同的處理時間里，磷酸根去除率為76. 3%。
權利要求
1.一種合成鐵鋁改性膨潤土的方法，其特征在于步驟如下 電解槽設置兩個陽極，分別為鐵電極和鋁電極，陰極電極為石墨電極，陰極和陽極之間用微孔濾膜隔開，電解槽內加入去離子水，再在陽極區加入膨潤土，在陽極區設置攪拌，接通電解槽電流，電解結束后沉淀分離，沉淀得到的膨潤土經烘干，即得到鐵鋁改性膨潤土。
2.根據權利要求I所述的合成鐵鋁改性膨潤土的方法，其特征在于所述的膨潤土為粉碎過5(Γ100目篩且干燥的膨潤土。
3.根據權利要求I所述的合成鐵鋁改性膨潤土的方法，其特征在于所述的膨潤土和去尚子水的固液質量比為I :50 100。
4.根據權利要求I所述的合成鐵鋁改性膨潤土的方法，其特征在于所述的攪拌轉速為 50 150r/min。
5.根據權利要求I所述的合成鐵鋁改性膨潤土的方法，其特征在于所述的電解槽總電流為15 40mA，電解4 5h。
6.根據權利要求I所述的合成鐵鋁改性膨潤土的方法，其特征在于所述的兩個陽極可以分別控制電流，接通電解槽電流后鋁電極和鐵電極之間的電流比為I :2 1 :4。
7.根據權利要求I所述的合成鐵鋁改性膨潤土的方法，其特征在于所述的烘干溫度為 105 110°C。
全文摘要
本發明提供一種合成鐵改性膨潤土的方法，步驟如下電解槽設置兩個陽極，分別為鐵電極和鋁電極，陰極電極為石墨電極，陰極和陽極之間用微孔濾膜隔開，水和離子可以通過，固體顆粒物無法通過，電解槽內加入去離子水，再在陽極區加入干燥膨潤土，在陽極區設置攪拌，接通電解槽電流，經過4~5h，沉淀分離，沉淀得到的膨潤土烘干，即得到鐵鋁改性膨潤土。電解中鐵、鋁電極被逐步氧化產生鐵離子進入溶液，和陽極區的膨潤土層間的鈣離子在電場力的作用下發生交換，鈣離子在電場作用下向陰極移動，鐵離子在移動的過程中被吸附在膨潤土層間。交換過程由于有電場存在，離子受電場作用，移動迅速，使得改性較為完全、徹底。
文檔編號B01J20/12GK102895941SQ20121032978
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月7日 優先權日2012年9月7日
發明者馬建鋒, 鄒靜, 姚超, 李定龍 申請人:常州大學