一種蒙脫土和碳復合材料的制備方法及應用
【專利摘要】本發明涉及一種蒙脫土和碳復合材料的制備方法及應用，該方法利用廉價易得的蒙脫土和一水葡萄糖為原料，通過蒙脫土的純化和鈉化，蒙脫土和葡萄糖的水熱處理及復合材料官能團化等步驟對復合材料的表面進行改性，從而完成水處理用碳改性蒙脫土的制備。通過本發明所述方法獲得的蒙脫土和碳復合材料穩定性好、吸附性能好，對污水中鉛離子最大吸附量為932.49mg/g，該方法可有效提高蒙脫石對重金屬的吸附性能，而且分離效果得到提高、可回收，制備條件溫和、簡單，是一種高效、價廉的重金屬離子吸附劑。
【專利說明】
一種蒙脫土和碳復合材料的制備方法及應用
技術領域
[0001] 發明屬于環境與材料的交叉領域，具體涉及一種蒙脫土和碳的復合材料的制備和 應用。
【背景技術】
[0002] 近10多年來，隨著中國工業化的不斷加速，涉及重金屬排放的行業越來越多，包括 礦山開采、金屬冶煉、化工、印染、皮革、農藥、飼料等，再加上一些污染企業的違法開采、超 標排污等問題，使重金屬污染事件出現高發態勢。工業的快速發展導致大量的重金屬進入 環境，這些重金屬污染物對環境和人類健康造成了非常嚴重的危害。重金屬廢水主要來自 礦山坑內排水、廢石場淋浸水、選礦廠尾礦排水有色金屬冶煉廠除塵排水、有色金屬加工廠 酸洗水、電鍍廠鍍件洗滌水、鋼鐵廠酸洗排水，以及電解、農藥、醫藥、煙草、油漆、顏料等工 業。
[0003] 由于重金屬不能為微生物所分解，并易于通過食物鏈在人體內蓄積，轉化為毒性 更大的甲基化合物，超過一定濃度后將對人體健康造成嚴重威脅。比如，銅鹽對人體具有較 大的毒性，可造成肝腎損害，還能損傷紅細胞而引起血管內溶血。鉛是作用于人體全身各系 統和器官的累積性毒物，主要累積于神經、造血、消化、心血管等系統和腎臟，損害骨髓造血 系統和神經系統等。2011年年初，《重金屬污染綜合防治"十二五"規劃》得到國務院批復，這 是我國歷史上第一次把重金屬污染的防治納入國家的規劃中。根據規劃要求，到2015年，重 點區域鉛、汞、鉻、和砷等重金屬污染物的排放，比2007年削減15 %。到2015年，重點區域、重 點重金屬污染排放量比2007年減少15%，非重點區域的重點重金屬污染排放量不超過2007 年的水平。因此，水體重金屬污染引起了人們的極大關注。
[0004] 由前所述，含鉛廢水污染環境，危害人體健康，研制價格低廉、選擇好、容易再生的 系列水處理凈化新材料成為目前研究開發的熱點。吸附法依舊是處理重金屬廢水的主要方 法之一。但吸附劑費用昂貴是制約其應用的主要原因。近年來，蒙脫土作為一種新型吸附劑 在水處理方面得到了應用，但其在水體中難分離特點制約了它的利用。我國蒙脫土資源豐 富，來源廣，成本低，而蒙脫土/碳復合材料具有比表面積大，吸附性能良好的特點，將其作 為吸附劑去除廢水中重金屬離子具有重大的社會效益和環境效益。
【發明內容】
[0005] 本發明目的在于，提供一種蒙脫土和碳復合材料的制備方法及應用，該方法利用 廉價易得的蒙脫土和一水葡萄糖為原料，通過蒙脫土的純化和鈉化，蒙脫土和葡萄糖的水 熱處理及復合材料官能團化等步驟對復合材料的表面進行改性，從而完成水處理用碳改性 蒙脫土的制備。通過本發明所述方法獲得的蒙脫土和碳復合材料穩定性好、吸附性能好，對 污水中鉛離子最大吸附量為932.49mg/g，該方法可有效提高蒙脫土對重金屬的吸附性能， 而且分離效果得到提高、可回收，制備條件溫和、簡單，是一種高效、價廉的重金屬離子吸附 劑。
[0006] 本發明所述的一種蒙脫土和碳復合材料的制備方法，將蒙脫土和葡萄糖進行物理 化學處理，合成蒙脫土 /碳復合材料，再對其復合材料表面進行官能團化改性，具體操作按 下列步驟進行：
[0007] 一種蒙脫土和碳復合材料的制備方法，其特征在于將蒙脫土和葡萄糖進行物理化 學處理，合成蒙脫土和碳復合材料，再對其復合材料表面進行官能團化改性，具體操作按下 列步驟進行：
[0008] a、蒙脫土的純化和鈉化：取蒙脫土加入去離子水中攪拌均勻，然后靜置，待分層 后，將底部殘渣倒出，留上層清液待用，如此循環4次，制得提純蒙脫土，將提純后的蒙脫土 加入去離子水緩慢攪拌形成均勻混合液，然后加入氯化鈉固體，持續攪拌得到混合均勻的 漿液，再將漿液離心處理，加入去離子水，多次清洗直至洗凈氯離子為止，最后干燥得到鈉 基蒙脫土；
[0009] b、蒙脫土和碳復合材料的制備:稱取步驟a中鈉基蒙脫土加入去離子水，超聲處理 半小時，形成均勾混合液，向混合液中加入一水葡萄糖，劇烈磁力攪拌50min，得到混合均勾 的漿液，將得到的漿液倒入水熱釜中，封閉好后，將水熱釜放入烘箱中溫度160-200°C反應 24小時，再將混合物過濾，去離子水沖洗4次，去除葡萄糖等雜質，溫度80°C干燥，碾磨后過 200目篩，得到蒙脫土和碳復合材料，其中蒙脫土和一水葡萄糖質量之比為1:0.5-1:4;
[0010] c、官能團化的蒙脫土和碳復合材料制備:稱取步驟b中蒙脫土和碳復合材料，加入 質量分數為10%-30%的雙氧水50mL中，劇烈攪拌4.0小時后，離心分離，用去離子水洗3次， 溫度60°C烘干得到羧基化的蒙脫土和碳復合材料；
[0011] 或將蒙脫土和碳復合材料與濃度為〇. 1-1 .OmoVL的NaOH溶液混合，然后轉移到反 應釜中，溫度150°C下熱水反應5h，用去離子水反復清洗，干燥，得到羥基化的蒙脫土和碳復 合材料；
[0012] 或向50mL乙二胺溶液中加入蒙脫土和碳復合材料和亞硝酸鈉，將混合液在溫度50 °(：水浴溫度下超聲半小時，然后在溫度為80-100 °C下微波處理40min，最后經過反復沖洗產 物，干燥，得到氨基化的蒙脫土和碳復合材料。
[0013] 所述方法獲得的蒙脫土和碳復合材料在去除含重金屬鉛離子污水中的用途。
[0014] 本發明所述的一種蒙脫土和碳復合材料的制備方法及應用，對官能團化前后的蒙 脫土和碳復合材料對含鉛廢水處理的性能分析:將得到蒙脫土和碳復合材料、羧基化的蒙 脫土和碳復合材料、羥基化的蒙脫土和碳復合材料和氨基化的蒙脫土/碳復合材料0.4g/L 投加到含鉛廢水10-300mg/L中，然后調節到pH為6和溫度303K，對廢水進行150rpm下振蕩27 小時，分離后，即可進行吸附去除重金屬鉛離子的性能分析。
[0015] 本發明所述的一種蒙脫土和碳復合材料的制備方法，該方法通過碳的引入，進一 步提高其表面的官能團密度，從而大大提高了對重金屬離子的吸附能力。以得到蒙脫土和 碳復合材料、羧基化的蒙脫土和碳復合材料、羥基化的蒙脫土和碳復合材料和氨基化的蒙 脫土和碳復合材料為吸附劑，分別對不同濃度的鉛進行吸附試驗，吸附劑投加量為〇. 4g/L， 鉛離子濃度為10_300mg/L，pH為2-7，溫度為15-30°C，吸附時間為27小時。其結果表明：蒙脫 石和碳和羧基化蒙脫石和碳對鉛離子的吸附量最大可達到702.82和932.49mg/g，大大高于 蒙脫土和活性炭對鉛離子的吸附能力。同時，制備蒙脫土和碳復合材料，蒙脫土與碳源(一 水葡萄糖)質量之比在1:0.5-4范圍內可以達到最佳的實施效果，增加碳源量可以提高吸附 效果，但過多的碳源會降低吸附能力。
[0016]綜上所述，本發明所述的重金屬離子吸附劑不僅原料便宜、易得，制備簡單，而且 對重金屬鉛離子具有很好的去除效果。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明實施例5中制備蒙脫石/碳復合材料的掃描電鏡圖；
[0018] 圖2為本發明中不同蒙脫土和碳源質量之比下對鉛離子吸附量的變化，其中鉛離 子初始濃度為200mg/L;
[0019] 圖3為本發明中不同水熱反應溫度下對鉛離子的吸附量的變化，其中蒙脫土與碳 源質量之比為1:3.7。
[0020] 圖4為本發明不同官能團化的吸附劑對鉛離子吸附量的變化，其中鉛離子初始濃 度為 300mg/L;
[0021] 圖5為本發明不同官能團化的吸附劑對鉛離子去除率的變化，其中鉛離子初始濃 度為 300mg/L。
【具體實施方式】：
[0022]實施例1(蒙脫土和碳復合材料）
[0023] a、蒙脫土的純化和鈉化:取20g蒙脫土加入400mL去離子中攪拌均勻，然后靜置，待 分層后，將底部殘渣倒出，上層清液繼續使用，如此循環4次，制得較高純度的蒙脫土，將蒙 脫土加入IOOmL去離子水緩慢攪拌形成均勻混合液，然后加入氯化鈉固體lg，持續攪拌得到 混合均勻的漿液，再將漿液離心處理，加入去離子水，多次清洗直至洗凈氯離子為止，最后 干燥得到鈉基蒙脫土；
[0024] b、蒙脫土和碳復合材料的制備:稱取步驟a中鈉基蒙脫土加入去離子水，超聲處理 半小時，形成均勾混合液，按質量比為1:0.5-1:4向混合液中加入一水葡萄糖，劇烈磁力攪 拌50min，得到混合均勻的漿液，將得到的漿液倒入水熱釜中，封閉好后，將水熱釜放入烘箱 中溫度160-200°C反應24小時，再將混合物過濾，去離子水沖洗4次，去除葡萄糖等雜質，溫 度80°C干燥，碾磨后過200目篩，得到蒙脫土和碳復合材料；
[0025]將得到的蒙脫土和碳復合材料0.4g/L投加到含鉛200mg//L污水中，然后調節到pH =6和溫度288K，對污水進行150rpm下振蕩27小時，分離后，對處理后水樣進行測定，以表的 方式列舉：
[0026]表 1
[0028] 實施例10
[0029] 將實施例5中制備的蒙脫土和碳復合材料吸附劑0.4g/L投加到含鉛300mg//L污水 中，然后調節到pH=6和溫度303K，對污水進行150rpm下振蕩27小時，分離后，即可達到吸附 去除重金屬鉛離子的目的。對處理后水樣進行測定，該吸附劑的吸附量為550.00mg/g，鉛離 子去除率為73.30%。
[0030] 實施例11 (羧基化的蒙脫土和碳復合材料）
[0031] a、蒙脫土的純化和鈉化:取IOg的蒙脫土加入200mL去離子水中攪拌均勻，然后靜 置，待分層后，將底部殘渣倒出，上層清液繼續使用，如此循環4次，制得較高純度的蒙脫土， 將蒙脫土加入IOOmL去離子水緩慢攪拌形成均勻混合液，然后加入氯化鈉固體l.Og，持續攪 拌得到混合均勻的漿液，再將漿液離心處理，加入去離子水，多次清洗直至洗凈氯離子為 止，最后干燥得到鈉基蒙脫土；
[0032] b、蒙脫土和碳復合材料的制備:稱取步驟a中鈉基蒙脫土 2g加入20mL去離子水，超 聲處理半小時，形成均勻混合液，按質量比為1:3.7向混合液中加入一水葡萄糖，劇烈磁力 攪拌50min，得到混合均勻的漿液，將得到的漿液倒入水熱釜中，封閉好后，將水熱釜放入烘 箱中溫度200°C反應24小時，再將混合物過濾，去離子水沖洗4次，去除葡萄糖等雜質，溫度 80°C干燥，碾磨后過200目篩，得到蒙脫土和碳復合材料；
[0033] c、官能團化的蒙脫土和碳復合材料制備:稱取步驟b中蒙脫土和碳復合材料，加入 到質量分數為30 %的雙氧水50mL中，劇烈攪拌4.0小時后，離心分離，用去離子水洗3次，溫 度60 °C烘干得到羧基化的蒙脫土和碳復合材料；
[0034]將制備的羧基化的蒙脫土和碳復合材料吸附劑0.4g/L投加到含鉛300mg//L污水 中，然后調節到pH=6和溫度303K，對污水進行150rpm下振蕩27小時，分離后，即可達到吸附 去除重金屬鉛離子的目的。對處理后水樣進行測定，計算得該吸附劑的吸附量為696. OOmg/ g，鉛離子去除率為92.80 %。
[0035]實施例12 (羧基化的蒙脫土和碳復合材料）
[0036] a、蒙脫土的純化和鈉化:取IOg的蒙脫土加入200mL去離子水中攪拌均勻，然后靜 置，待分層后，將底部殘渣倒出，上層清液繼續使用，如此循環4次，制得較高純度的蒙脫土， 將蒙脫土加入IOOmL去離子水緩慢攪拌形成均勻混合液，然后加入氯化鈉固體l.Og，持續攪 拌得到混合均勻的漿液，再將漿液離心處理，加入去離子水，多次清洗直至洗凈氯離子為 止，最后干燥得到鈉基蒙脫土；
[0037] b、蒙脫土和碳復合材料的制備:稱取步驟a中鈉基蒙脫土 2g加入20mL去離子水，超 聲處理半小時，形成均勻混合液，按質量比為1:3向混合液中加入一水葡萄糖，劇烈磁力攪 拌50min，得到混合均勻的漿液，將得到的漿液倒入水熱釜中，封閉好后，將水熱釜放入烘箱 中溫度180°C反應24小時，再將混合物過濾，去離子水沖洗4次，去除葡萄糖等雜質，溫度80 °C干燥，碾磨后過200目篩，得到蒙脫土和碳復合材料；
[0038] c、官能團化的蒙脫土和碳復合材料制備:稱取步驟b中蒙脫土和碳復合材料，加入 到質量分數為10%的雙氧水50mL中，劇烈攪拌4.0小時后，離心分離，用去離子水洗3次，溫 度60 °C烘干得到羧基化的蒙脫土和碳復合材料；
[0039]將制備的羧基化的蒙脫土和碳復合材料吸附劑0.4g/L投加到含鉛300mg//L污水 中，然后調節到pH=6和溫度303K，對污水進行150rpm下振蕩27小時，分離后，即可達到吸附 去除重金屬鉛離子的目的。對處理后水樣進行測定，計算得該吸附劑的吸附量為696. OOmg/ g，鉛離子去除率為92.80 %。
[0040]實施例13 (羧基化的蒙脫土和碳復合材料）
[00411 a、蒙脫土的純化和鈉化:取IOg的蒙脫土加入200mL去離子水中攪拌均勻，然后靜 置，待分層后，將底部殘渣倒出，上層清液繼續使用，如此循環4次，制得較高純度的蒙脫土， 將蒙脫土加入IOOmL去離子水緩慢攪拌形成均勻混合液，然后加入氯化鈉固體l.Og，持續攪 拌得到混合均勻的漿液，再將漿液離心處理，加入去離子水，多次清洗直至洗凈氯離子為 止，最后干燥得到鈉基蒙脫土；
[0042] b、蒙脫土和碳復合材料的制備:稱取步驟a中鈉基蒙脫土 2g加入20mL去離子水，超 聲處理半小時，形成均勻混合液，按質量比為1:4向混合液中加入一水葡萄糖，劇烈磁力攪 拌50min，得到混合均勻的漿液，將得到的漿液倒入水熱釜中，封閉好后，將水熱釜放入烘箱 中溫度200°C反應24小時，再將混合物過濾，去離子水沖洗4次，去除葡萄糖等雜質，溫度80 °C干燥，碾磨后過200目篩，得到蒙脫土和碳復合材料；
[0043] c、官能團化的蒙脫土和碳復合材料制備:稱取步驟b中蒙脫土 /碳復合材料，加入 到質量分數為20 %的雙氧水50mL中，劇烈攪拌4.0小時后，離心分離，用去離子水洗3次，溫 度60 °C烘干得到羧基化的蒙脫土和碳復合材料；
[0044]將制備的羧基化的蒙脫土和碳復合材料吸附劑0.4g/L投加到含鉛300mg//L污水 中，然后調節到pH=6和溫度303K，對污水進行150rpm下振蕩27小時，分離后，即可達到吸附 去除重金屬鉛離子的目的。對處理后水樣進行測定，計算得該吸附劑的吸附量為696. OOmg/ g，鉛離子去除率為92.80 %。
[0045]實施例15 (羥基化蒙脫土和碳復合材料）
[0046] a、蒙脫土的純化和鈉化:取IOg的蒙脫土加入200mL去離子水中攪拌均勻，然后靜 置，待分層后，將底部殘渣倒出，上層清液繼續使用，如此循環4次，制得較高純度的蒙脫土， 將蒙脫土加入IOOmL去離子水緩慢攪拌形成均勻混合液，然后加入氯化鈉固體l.Og，持續攪 拌得到混合均勻的漿液，再將漿液離心處理，加入去離子水，多次清洗直至洗凈氯離子為 止，最后干燥得到鈉基蒙脫土；
[0047] b、蒙脫土和碳復合材料的制備:稱取步驟a中鈉基蒙脫土 2g加入20mL去離子水，超 聲處理半小時，形成均勻混合液，按質量比為1:1向混合液中加入一水葡萄糖，劇烈磁力攪 拌50min，得到混合均勻的漿液，將得到的漿液倒入水熱釜中，封閉好后，將水熱釜放入烘箱 中溫度160°C反應24小時，再將混合物過濾，去離子水沖洗4次，去除葡萄糖等雜質，溫度80 °C干燥，碾磨后過200目篩，得到蒙脫土和碳復合材料；
[0048] c、官能團化的蒙脫土和碳復合材料制備:將3.Og蒙脫土 /碳復合材料與50mL濃度 為0. lmol/L的NaOH溶液混合，然后轉移到反應爸中，溫度150°C下熱水反應5h，用去離子水 反復清洗，干燥，得到羥基化的蒙脫土和碳復合材料；
[0049]將制備的羥基化的蒙脫土和碳復合材料0.4g/L投加到含鉛300mg//L污水中，然后 調節到pH = 6和溫度303K，對污水進行150rpm下振蕩27小時，分離后，對處理后水樣進行測 定，計算得該吸附劑的吸附量為661.70mg/g，鉛離子去除率為88.20%。達到吸附去除重金 屬鉛離子的目的。
[0050]實施例16(羥基化蒙脫土和碳復合材料）
[00511 a、蒙脫土的純化和鈉化:取IOg的蒙脫土加入200mL去離子水中攪拌均勻，然后靜 置，待分層后，將底部殘渣倒出，上層清液繼續使用，如此循環4次，制得較高純度的蒙脫土， 將蒙脫土加入IOOmL去離子水緩慢攪拌形成均勻混合液，然后加入氯化鈉固體l.Og，持續攪 拌得到混合均勻的漿液，再將漿液離心處理，加入去離子水，多次清洗直至洗凈氯離子為 止，最后干燥得到鈉基蒙脫土；
[0052] b、蒙脫土 /碳復合材料的制備:稱取步驟a中鈉基蒙脫土 2g加入20mL去離子水，超 聲處理半小時，形成均勻混合液，按質量比為1:2向混合液中加入一水葡萄糖，劇烈磁力攪 拌50min，得到混合均勻的漿液，將得到的漿液倒入水熱釜中，封閉好后，將水熱釜放入烘箱 中溫度180°C反應24小時，再將混合物過濾，去離子水沖洗4次，去除葡萄糖等雜質，溫度80 °C干燥，碾磨后過200目篩，得到蒙脫土和碳復合材料；
[0053] c、官能團化的蒙脫土和碳復合材料制備：將3. Og蒙脫土和碳復合材料與濃度為 0. 5mo 1/L的NaOH溶液混合，然后轉移到反應釜中，溫度150 °C下熱水反應5h，用去離子水反 復清洗，干燥，得到羥基化的蒙脫土和碳復合材料；
[0054]將制備的羥基化的蒙脫土和碳復合材料0.4g/L投加到含鉛300mg//L污水中，然后 調節到pH = 6和溫度303K，對污水進行150rpm下振蕩27小時，分離后，對處理后水樣進行測 定，計算得該吸附劑的吸附量為661.70mg/g，鉛離子去除率為88.20%。
[0055]實施例17(羥基化蒙脫土和碳復合材料）
[0056] a、蒙脫土的純化和鈉化:取IOg的蒙脫土加入200mL去離子水中攪拌均勻，然后靜 置，待分層后，將底部殘渣倒出，上層清液繼續使用，如此循環4次，制得較高純度的蒙脫土， 將蒙脫土加入IOOmL去離子水緩慢攪拌形成均勻混合液，然后加入氯化鈉固體l.Og，持續攪 拌得到混合均勻的漿液，再將漿液離心處理，加入去離子水，多次清洗直至洗凈氯離子為 止，最后干燥得到鈉基蒙脫土；
[0057] b、蒙脫土和碳復合材料的制備:稱取步驟a中鈉基蒙脫土 2g加入20mL去離子水，超 聲處理半小時，形成均勻混合液，按質量比為1:4向混合液中加入一水葡萄糖，劇烈磁力攪 拌50min，得到混合均勻的漿液，將得到的漿液倒入水熱釜中，封閉好后，將水熱釜放入烘箱 中溫度200°C反應24小時，再將混合物過濾，去離子水沖洗4次，去除葡萄糖等雜質，溫度80 °C干燥，碾磨后過200目篩，得到蒙脫土和碳復合材料；
[0058] c、官能團化的蒙脫土和碳復合材料制備：將3. Og蒙脫土和碳復合材料與濃度為 1. Omo 1/L的NaOH溶液混合，然后轉移到反應釜中，溫度150 °C下熱水反應5h，用去離子水反 復清洗，干燥，得到羥基化的蒙脫土和碳復合材料；
[0059]將制備的羥基化的蒙脫土和碳復合材料0.4g/L投加到含鉛300mg//L污水中，然后 調節到pH = 6和溫度303K，對污水進行150rpm下振蕩27小時，分離后，對處理后水樣進行測 定，計算得該吸附劑的吸附量為661.70mg/g，鉛離子去除率為88.20%。
[0060]實施例18(氨基化的蒙脫土和碳復合材料）
[00611 a、蒙脫土的純化和鈉化:取IOg的蒙脫土加入200mL去離子水中攪拌均勻，然后靜 置，待分層后，將底部殘渣倒出，上層清液繼續使用，如此循環4次，制得較高純度的蒙脫土， 將蒙脫土加入IOOmL去離子水緩慢攪拌形成均勻混合液，然后加入氯化鈉固體I.Og，持續攪 拌得到混合均勻的漿液，再將漿液離心處理，加入去離子水，多次清洗直至洗凈氯離子為 止，最后干燥得到鈉基蒙脫土；
[0062] b、蒙脫土和碳復合材料的制備:稱取步驟a中鈉基蒙脫土 2g加入20mL去離子水，超 聲處理半小時，形成均勻混合液，按質量比為1:0.5向混合液中加入一水葡萄糖，劇烈磁力 攪拌50min，得到混合均勻的漿液，將得到的漿液倒入水熱釜中，封閉好后，將水熱釜放入烘 箱中溫度180°C反應24小時，再將混合物過濾，去離子水沖洗4次，去除葡萄糖等雜質，溫度 80°C干燥，碾磨后過200目篩，得到蒙脫土和碳復合材料；
[0063] c、官能團化的蒙脫土和碳復合材料制備：向50mL乙二胺溶液中加入3. Og蒙脫土 / 碳復合材料和亞硝酸鈉2.0g，將混合液在溫度50°C水浴溫度下超聲半小時，然后在溫度為 80 °C下微波處理40min，最后經過反復沖洗產物，干燥，得到氨基化的蒙脫土 /碳復合材料； [0064]將制備的氨基化的蒙脫土和碳復合材料吸附劑0.4g/L投加到含鉛300mg//L污水 中，調節到pH=6和溫度303K，對污水進行150rpm下振蕩27小時，分離后，對處理后水樣進行 測定，計算得該吸附劑的吸附量為602.40mg/g，鉛離子去除率為80.30% (如圖4)，即可達到 吸附去除重金屬鉛離子的目的。
[0065]實施例19(氨基化的蒙脫土和碳復合材料）
[0066] a、蒙脫土的純化和鈉化:取IOg的蒙脫土加入200mL去離子水中攪拌均勻，然后靜 置，待分層后，將底部殘渣倒出，上層清液繼續使用，如此循環4次，制得較高純度的蒙脫土， 將蒙脫土加入IOOmL去離子水緩慢攪拌形成均勻混合液，然后加入氯化鈉固體l.Og，持續攪 拌得到混合均勻的漿液，再將漿液離心處理，加入去離子水，多次清洗直至洗凈氯離子為 止，最后干燥得到鈉基蒙脫土；
[0067] b、蒙脫土和碳復合材料的制備:稱取步驟a中鈉基蒙脫土 2g加入20mL去離子水，超 聲處理半小時，形成均勻混合液，按質量比為1:3向混合液中加入一水葡萄糖，劇烈磁力攪 拌50min，得到混合均勻的漿液，將得到的漿液倒入水熱釜中，封閉好后，將水熱釜放入烘箱 中溫度170°C反應24小時，再將混合物過濾，去離子水沖洗4次，去除葡萄糖等雜質，溫度80 °C干燥，碾磨后過200目篩，得到蒙脫土和碳復合材料；
[0068] c、官能團化的蒙脫土和碳復合材料制備：向50mL乙二胺溶液中加入3. Og蒙脫土 / 碳復合材料和NaNO2 2. Og，將混合液在溫度50°C水浴溫度下超聲半小時，然后在溫度為100 °C下微波處理40min，最后經過反復沖洗產物，干燥，得到氨基化的蒙脫土 /碳復合材料； [0069]將制備的氨基化的蒙脫土和碳復合材料吸附劑0.4g/L投加到含鉛300mg//L污水 中，調節到pH=6和溫度303K，對污水進行150rpm下振蕩27小時，分離后，對處理后水樣進行 測定，計算得該吸附劑的吸附量為602.40mg/g，鉛離子去除率為80.30% (如圖4)，即可達到 吸附去除重金屬鉛離子的目的。
[0070]實施例20(氨基化的蒙脫土和碳復合材料）
[0071] a、蒙脫土的純化和鈉化:取IOg的蒙脫土加入200mL去離子水中攪拌均勻，然后靜 置，待分層后，將底部殘渣倒出，上層清液繼續使用，如此循環4次，制得較高純度的蒙脫土， 將蒙脫土加入IOOmL去離子水緩慢攪拌形成均勻混合液，然后加入氯化鈉固體l.Og，持續攪 拌得到混合均勻的漿液，再將漿液離心處理，加入去離子水，多次清洗直至洗凈氯離子為 止，最后干燥得到鈉基蒙脫土；
[0072] b、蒙脫土和碳復合材料的制備:稱取步驟a中鈉基蒙脫土 2g加入20mL去離子水，超 聲處理半小時，形成均勻混合液，按質量比為1:4向混合液中加入一水葡萄糖，劇烈磁力攪 拌50min，得到混合均勻的漿液，將得到的漿液倒入水熱釜中，封閉好后，將水熱釜放入烘箱 中溫度190°C反應24小時，再將混合物過濾，去離子水沖洗4次，去除葡萄糖等雜質，溫度80 °C干燥，碾磨后過200目篩，得到蒙脫土和碳復合材料；
[0073] c、官能團化的蒙脫土和碳復合材料制備：向50mL乙二胺溶液中加入3. Og蒙脫土 / 碳復合材料和NaNO2 2.Og，將混合液在溫度50°C水浴溫度下超聲半小時，然后在溫度為90 °C下微波處理40min，最后經過反復沖洗產物，干燥，得到氨基化的蒙脫土和碳復合材料； [0074]將制備的氨基化的蒙脫土和碳復合材料吸附劑0.4g/L投加到含鉛300mg//L污水 中，調節到pH=6和溫度303K，對污水進行150rpm下振蕩27小時，分離后，對處理后水樣進行 測定，計算得該吸附劑的吸附量為602.40mg/g，鉛離子去除率為80.30% (如圖4)，即可達到 吸附去除重金屬鉛離子的目的。
[0075] 實施例21
[0076] 將實施例5中制備的蒙脫土和碳復合材料0.4g/L投加到含鉛10-200mg/L污水中， 然后調節到pH=6和溫度303K，對廢水進行150rpm下振蕩27小時，分離后，對處理后水樣進 行測定，對最后的結果模擬了 L a n gmu i r吸附等溫線，由L a n gmu i r模型得到其對鉛離子的最 大吸附量為702 · 82mg/g(表2)。
[0077] 實施例22
[0078]將實施例11-13制備的羧基化的蒙脫土和碳復合材料0.4g/L投加到含鉛10-200mg/L污水中，然后調節到pH = 6和溫度303K，對污水進行150rpm下振蕩27小時，分離后， 對處理后水樣進行測定，對最后的結果模擬了 Langmuir吸附等溫線，由Langmuir模型得到 其對鉛離子的最大吸附量為932.49mg/g(表2):
[0079]表2蒙脫土 /碳和羧基化蒙脫土 /碳對鉛離子吸附的Langmuir吸附模型參數 [0080]
[0081]從表中可以看出：蒙脫土/碳和羧基化蒙脫土/碳對鉛離子的最大吸附量分別為 702.82和932.49mg/g，對含鉛污水具有很好的去除效果。
【主權項】
1. 一種蒙脫土和碳復合材料的制備方法，其特征在于將蒙脫土和葡萄糖進行物理化學 處理，合成蒙脫土和碳復合材料，再對其復合材料表面進行官能團化改性，具體操作按下列 步驟進行： a、 蒙脫土的純化和鈉化:取蒙脫土加入去離子水中攪拌均勻，然后靜置，待分層后，將 底部殘渣倒出，留上層清液待用，如此循環4次，制得提純蒙脫土，將提純后的蒙脫土加入去 離子水緩慢攪拌形成均勻混合液，然后加入氯化鈉固體，持續攪拌得到混合均勻的漿液，再 將漿液離心處理，加入去離子水，多次清洗直至洗凈氯離子為止，最后干燥得到鈉基蒙脫 土； b、 蒙脫土和碳復合材料的制備:稱取步驟a中鈉基蒙脫土加入去離子水，超聲處理半小 時，形成均勾混合液，向混合液中加入一水葡萄糖，劇烈磁力攪拌50min，得到混合均勾的衆 液，將得到的漿液倒入水熱釜中，封閉好后，將水熱釜放入烘箱中溫度160-200°C反應24小 時，再將混合物過濾，去離子水沖洗4次，去除葡萄糖等雜質，溫度80°C干燥，碾磨后過200目 篩，得到蒙脫土和碳復合材料，其中蒙脫土和一水葡萄糖質量之比為1:0.5-1:4; c、 官能團化的蒙脫土和碳復合材料制備:稱取步驟b中蒙脫土和碳復合材料，加入質量 分數為10%_30%的雙氧水50mL中，劇烈攪拌4.0小時后，離心分離，用去離子水洗3次，溫度60 °C烘干得到羧基化的蒙脫土和碳復合材料； 或將蒙脫土和碳復合材料與濃度為〇. I- I .Omol/L的NaOH溶液混合，然后轉移到反應 釜中，溫度150°C下熱水反應5h，用去離子水反復清洗，干燥，得到羥基化的蒙脫土和碳復合 材料； 或向50mL乙二胺溶液中加入蒙脫土和碳復合材料和亞硝酸鈉，將混合液在溫度50 °C水 浴溫度下超聲半小時，然后在溫度為80-100 °C下微波處理40min，最后經過反復沖洗產物， 干燥，得到氨基化的蒙脫土和碳復合材料。2. 根據權利要求1所述方法獲得的蒙脫土和碳復合材料在去除含重金屬鉛離子污水中 的用途。
【文檔編號】B01J20/30GK105921108SQ201610365980
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月28日
【發明人】賈漢忠, 祝可成, 王傳義
【申請人】中國科學院新疆理化技術研究所