一種二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種吸附劑的制備方法，屬于水處理技術領域，適于含油污水的除油凈化，特別涉及一種一種二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法及其在水處理中的應用。
【背景技術】
[0002]隨著我國工業化的飛速發展，對石油的需求量越來越大，油品的使用越來月廣泛，產生了大量的含有污水。含油廢水主要來源于石油工業的采油、煉油、貯油、運輸以及石油化工生產等過程，油品進入水體后，會在表層形成水膜，阻止氧氣溶入水體，從而導致水體缺氧、生物死亡、造成嚴重的環境污染。目前我國頒布的《中華人民共和國海洋環境保護法》等法規規定，含油廢水最高允許排放濃度為10 mg/L。所以，含油廢水的處理成為當下石油化工產業和環境保護等多個領域亟待解決的問題。吸附法是眾多處理工藝中的一種，近年來國內外許多學者對吸附法處理含油廢水的研究多集中在提高吸附劑的吸附效率，探究吸附劑的改性方法等。其吸附法具有工藝簡單，吸附率高，適用范圍廣，性質穩定等特點在污水處理中得到廣泛應用。用于含油廢水吸附的吸附劑有活性炭、膨脹石墨、改性膨潤土、改性粉煤灰、蛇紋石、凹凸棒石、沸石等。高賽男等研究了采油廢水生物處理法出水活性炭吸附試驗，(高賽男等.采油廢水生物處理法出水活性炭吸附試驗研究.環境科學與技術，2010-12,33(12): 56 - 65);王淑釗等研究了膨脹石墨對含油廢水的吸附性能，(王淑釗等.膨脹石墨對含油廢水的吸附性能研究.科技創新導報.2012 (22):7-8);舒明勇等研究了改性膨潤土處理乳化液廢水的試驗，舒明勇等.改性膨潤土處理乳化液廢水的試驗研究.化學工程師，2012(8): 34-38);鄧慧等研究了粉煤灰去除含油廢水的應用，(鄧慧等我國利用粉煤灰去除含油廢水的應用研究.粉煤灰，2012(3): 10-14)。
[0003]資源短缺和環境污染已經成為當今世界的兩大主要問題，因此，利用天然資源，開發可行的、綠色經濟、環境友好型產品和技術將成為可持續發展的必然趨勢，可以加強我國應對突發性嚴重污染事件的應變處理能力，對環境保護、維持生態平衡，維護社會安全與穩定具有十分重要的作用。硅藻是一種單細胞的藻類，個體很小，一般為Ιμπι至數毫米。當這種水生植物死亡后，殘骸在海洋會湖泊中沉積，形成硅藻土。硅藻土在礦物學上屬蛋白石結構，其化學成分主要是二氧化硅，含有少量的氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉和有機質。硅藻土是一種多孔性、密度小、比表面積大、吸附性好，耐高溫、絕緣等優良性質，因此被廣泛應用于化工、石油、建材、食品等工業領域。但是，一些特殊吸附的應用領域對硅藻土的質量和性能要求較高，而我國硅藻土礦雖資源豐富，但質量普遍不高，使其在許多方面的應用受到限制。因此，硅藻土的提純、改性是提高硅藻土應用的重要手段。本申請采用二甲基二烯丙基氯化銨對多孔硅藻土進行化學改性制備一種吸油的材料用于污水的水處理中，開發硅藻土的新用途。
[0004]二甲基二烯丙基氯化銨，無色透明液體，易溶于水、乙醇，具有優良的性能，極低刺激性的季銨鹽表面活性劑，本品是一種雙官能團化合物，含烷基官能團和烯丙基官能團，具有優良的吸油性能。用二甲基二烯丙基氯化銨改性的材料具有很強的親油性，是很好的吸油材料。
[0005]經檢索，未見使用二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法，并將其應用到污水處理中油的吸附報道。
【發明內容】
[0006]本發明的目的之一是提供一種二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法，另一目的是將制備的二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土作為吸附劑應用到廢水處理中。
[0007]本發明的目的通過以下技術方案實現。
[0008]一種二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法，其特征在于該方法具有以下工藝步驟:
(1)硅藻土的預處理:將硅藻土用120目的篩子過篩，按固液比為lg:4mL，將硅藻土加入到Imo 1/L H2SO4水溶液中，煮沸30 min，冷卻后，過濾，用水洗滌至中性，干燥，得到預處理娃藻土；
(2)多孔硅藻土:在研磨機中，按如下組成質量百分比加入:預處理硅藻土:80?85%，酚醛樹脂:5?10%，活性炭:5?10%，硬脂酸鈣:I?5%，各組分之和為百分之百，打開研磨機，以500轉/min的轉速研磨40?60min，取出后置于850?950°C，煅燒3~4h，得到多孔硅藻土；
(3)有機化多孔硅藻土:在反應器中，按如下組成質量百分比加入:無水乙醇:46?56%，乙烯基三乙氧基硅烷:16?26%，攪拌溶解，再加入多孔硅藻土:22?32%，各組分之和為百分之百，溫度升至50?60°C，回流反應6?8 h，冷卻后，固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，干燥，得到有機化多孔硅藻土 ；
(4)二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法:在反應器中，按如下組成質量百分比加入去離子水:24?34%，二甲基二烯丙基氯化銨:42?52%，攪拌溶解，再加入有機化多孔硅藻土: 18?28%，混合均勻，偶氮二異丁酸二甲酯:2?5%，各組分之和為百分之百，于65 ± 2°C恒溫、攪拌、回流反應6?8 h，冷卻后固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，過濾，干燥，得到二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法。
[0009]步驟(3)中所述固液分離后的濾液再添加5~8%質量百分比的3-氯丙基三甲氧基硅烷后，可繼續使用。
[0010]本發明的另一目的是提供將制備的二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土作為吸附劑應用到廢水中油脂處理，廢水中油脂包括:原油、柴油、潤滑油、機油、植物油、汽油。
[0011]使用方法包括靜態吸附和動態吸附:將制備好的二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土用去離子水浸泡I?2h，按靜態法吸附；按動態法吸附，將吸附劑裝入吸附柱，含油脂的廢水以流速為5.0 mL/min通過。
[0012]本發明的優點及效果是:
(1)本發明獲得的二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土具有良好的物理化學穩定性和優異的機械強度，吸附容量大，最大吸附容量242mg/g，反復使用次數可達10次以上；
(2)本發明獲得的二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土對水體中各種油脂(如原油、柴油、潤滑油、機油、植物油、汽油等)均有較好吸附和洗脫，吸附效率高，吸附的速度快，解吸性能好，能夠在較寬的酸堿范圍內使用；
(3)合成的過程要求的條件容易控制，能耗低，操作簡單，再生資源利用，易于工業化生產。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
(1)硅藻土的預處理:將硅藻土用120目的篩子過篩，按固液比為lg:4mL，將硅藻土加入到Imo 1/L H2SO4水溶液中，煮沸30 min，冷卻后，過濾，用水洗滌至中性，干燥，得到預處理娃藻土；
(2)多孔硅藻土:在研磨機中，分別加入:預處理硅藻土:80g，酚醛樹脂:10g，活性炭:Sg，硬脂酸鈣:2g，打開研磨機，以500轉/min的轉速研磨50min，取出后置于900 °C，煅燒3.5h，得到多孔硅藻土；
(3)有機化多孔硅藻土:在反應器中，分別加入，無水乙醇:63mL，乙烯基三乙氧基硅烷:20g，攪拌溶解，再加入多孔硅藻土:30g，溫度升至55°C，回流反應7h，冷卻后，固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，干燥，得到有機化多孔硅藻土；
(4)二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法:在反應器中，分別加入，去離子水:30mL，二甲基二烯丙基氯化銨:46g，攪拌溶解，再加入有機化多孔硅藻土: 21 g，混合均勻，偶氮二異丁酸二甲酯:3g，于65±2°C恒溫、攪拌、回流反應7 h，冷卻后固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，過濾，干燥，得到二甲基二烯丙基氯化銨改性多孔硅藻土的制備方法。
[0014]實施例2
(1)硅藻土的預處理:將硅藻土用120目的篩子過篩，按固液比為lg:4mL，將硅藻土加入到Imo 1/L H2SO4水溶液中，煮沸30 min，冷卻后，過濾，用水洗滌至中性，干燥，得到預處理娃藻土；
(2)多孔硅藻土:在研磨機中，分別加入:預處理硅藻土:85g，酚醛樹脂:Sg，活性炭:6g，硬脂酸鈣:Ig，打開研磨機，以500轉/min的轉速研磨60min，取出后置于950°C，煅燒3h，得到多孔硅藻土；
(3)有機化多孔硅藻土:在反應器中，分別加入，無水乙醇:70mL，乙烯基三乙氧基硅烷:22g，攪拌溶解，再加入多孔硅藻土:22g，溫度升至50°C，回流反應6h，冷卻后，固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，干燥，得到有機化多孔硅藻土；
(4)二甲基二烯丙