一種凹土/海藻酸鈉復合型重金屬吸附劑及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及環境治理領域，具體涉及一種重金屬吸附劑及其制備方法。首先采用氨基硅烷偶聯劑對凹凸棒土粉體進行改性，得到硅烷偶聯劑改性的凹凸棒土；再分散于戊二醛溶液中，充分攪拌后得到戊二醛改性的凹凸棒土；將海藻酸鈉的酸溶液滴加到上述戊二醛改性的凹凸棒土的懸浮液中，加熱充分反應后得到海藻酸鈉接枝交聯的凹凸棒土重金屬吸附材料。本發明通過共價鍵的方式將海藻酸鈉接枝交聯到凹凸棒土表面，在使用過程中海藻酸鈉不易脫落。
【專利說明】
一種凹土 /海藻酸鈉復合型重金屬吸附劑及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及環境治理領域，具體涉及一種重金屬吸附劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著全球經濟和社會的發展，環境污染日益嚴重，其中工業廢水作為主要的環境 污染源，是長期以來困擾世界各國的一大難題。工業廢水中的重金屬離子具有強烈的致癌、 致畸、致突變效應，對人體健康和生態環境構成了嚴重的威脅，因此嚴格控制重金屬廢水的 污染至關重要。
[0003] 傳統的重金屬廢水處理方法主要有化學沉淀法、離子交換法、膜分離法等，這些方 法通常存在投資大、能耗高、操作費用高、易產生二次污染等問題，應用受到限制。吸附法是 利用吸附劑吸附水中的污染物，從而凈化廢水的方法，具有操作簡單、快速有效的特點，得 到廣泛的應用。如何得到價格低廉、吸附能力強、吸附選擇性高的吸附劑，已經成為研究開 發的熱點。
【發明內容】
[0004] 本發明提供一種重金屬離子的吸附材料，組分包括凹凸棒土、海藻酸銨，且凹凸棒 土和海藻酸銨通過化學鍵連接，
[0005] 本發明還提供了一種上述吸附材料的制備方法，具體步驟為：
[0006] (1)將凹凸棒土粉體分散于有機溶劑中，分散均勻后滴加氨基硅烷偶聯劑，70~ 100°C反應6~IOh;反應結束后過濾，真空干燥，得到硅烷偶聯劑改性的凹凸棒土，
[0007] 其中，凹凸棒土粉體與有機溶劑的質量比為1: 10~1:30，
[0008] 有機溶劑為甲苯或二甲苯，
[0009] 滴加的氨基硅烷偶聯劑與凹凸棒土粉體的質量比為1:1，
[0010] 氨基硅烷偶聯劑為γ -氨丙基三乙氧基硅烷、γ -氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-β-(氨乙 基）-T-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙 基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ -氨丙基甲基二乙氧基硅烷或γ -氨丙基甲基二甲氧基硅 燒；
[0011] (2)將步驟（1)中得到的改性凹凸棒土分散于戊二醛溶液中，充分攪拌后過濾、洗 滌，真空干燥，得到戊二醛改性的凹凸棒土，
[0012] 其中，戊二醛溶液的溶質質量分數為5%，
[0013] 加入的改性凹凸棒土與戊二醛溶液的質量比為1:10~1:25，
[0014] 攪拌溫度為30~40°C;
[0015] (3)將海藻酸鈉加入到酸性溶液中并攪拌，得到海藻酸鈉的酸溶液;將步驟(2)中 得到的戊二醛改性的凹凸棒土配成懸浮液;將海藻酸鈉的酸溶液滴加到戊二醛改性的凹凸 棒土的懸浮液中，滴加完畢后攪拌并加熱至30~45°C，反應3~5h，離心分離，充分洗滌，除 去未共價交聯的海藻酸鈉，得到海藻酸鈉接枝交聯的凹凸棒土重金屬吸附材料，
[0016]其中，酸性溶液為溶質質量分數為1%的醋酸溶液，海藻酸鈉在其酸溶液中含量為 0·5~1·5g/100ml，
[0017]戊二醛改性的凹凸棒土在其懸浮液中的濃度為1~2g/lOOml，
[0018] 滴加時，控制海藻酸鈉與戊二醛改性的凹凸棒土的重量比為1:1~1: 2。
[0019] 本發明的有益效果在于:本發明基于戊二醛的作用，通過共價鍵的方式將海藻酸 鈉接枝交聯到凹凸棒土表面，兩者結合力強，在使用過程中海藻酸鈉不易從載體表面脫落 而自由團聚，對重金屬污染體現出良好的吸附性能。
【具體實施方式】
[0020] 實施例1
[0021 ] (I)IOg凹凸棒土分散于IOOmL甲苯中，超聲分散30min，攪拌條件下，滴加 IOg γ -氨 丙基三乙氧基硅烷，滴加完后，加熱至70°C，反應10h，反應結束后過濾，真空干燥，即得硅烷 偶聯劑改性凹凸棒土；
[0022] (2)將步驟（1)中得到的改性凹凸棒土分散在150mL溶質質量分數為5 %的戊二醛 溶液中，30°C反應3h后，過濾，去離子水多次洗滌后，真空干燥，即得戊二醛改性的凹凸棒 土；
[0023] (3)將海藻酸鈉加入到溶質質量分數為1 %的醋酸溶液中并攪拌3小時，得到海藻 酸鈉的酸溶液，其中海藻酸鈉的含量為〇. 5g/lOOml，
[0024]將步驟(2)中得到的戊二醛改性的凹凸棒土配成濃度為lg/100ml的懸浮液，
[0025]按照海藻酸鈉與戊二醛改性的凹凸棒土的重量比為1:1，將海藻酸鈉的酸溶液滴 加到戊二醛改性的凹凸棒土的懸浮液中，滴加完畢后攪拌并加熱至30°C，反應5h，離心分 離，充分洗滌，得到海藻酸鈉接枝交聯的凹凸棒土重金屬吸附材料。
[0026] 實施例2
[0027] (I)IOg凹凸棒土分散于200mL甲苯中，超聲分散20min，攪拌條件下，滴加 IOg γ -氨 丙基三甲氧基硅烷，滴加完后，加熱至80°C，反應8h，反應結束后過濾，真空干燥，即得硅烷 偶聯劑改性凹凸棒土；
[0028] (2)將步驟（1)中得到的改性凹凸棒土分散在IOOmL溶質質量分數為5 %的戊二醛 溶液中，30°C反應4h后，過濾，去離子水多次洗滌后，真空干燥，即得戊二醛改性的凹凸棒 土；
[0029] (3)將海藻酸鈉加入到溶質質量分數為1 %的醋酸溶液中并攪拌3小時，得到海藻 酸鈉的酸溶液，其中海藻酸鈉的含量為I g/1 OOml，
[0030] 將步驟(2)中得到的戊二醛改性的凹凸棒土配成濃度為1.5g/100ml的懸浮液， [0031]按照海藻酸鈉與戊二醛改性的凹凸棒土的重量比為1:1.5,將海藻酸鈉的酸溶液 滴加到戊二醛改性的凹凸棒土的懸浮液中，滴加完畢后攪拌并加熱至40°C，反應4h，離心分 離，充分洗滌，得到海藻酸鈉接枝交聯的凹凸棒土重金屬吸附材料。
[0032] 實施例3
[0033] (I)IOg凹凸棒土分散于250mL甲苯中，超聲分散20min，攪拌條件下，滴加 IOg Ν-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，滴加完后，加熱至90°C，反應7h，反應結束后過濾， 真空干燥，即得硅烷偶聯劑改性凹凸棒土；
[0034] (2)將步驟（I)中得到的改性凹凸棒土分散在200mL溶質質量分數為5%的戊二醛 溶液中，30°C反應3h后，過濾，去離子水多次洗滌后，真空干燥，即得戊二醛改性的凹凸棒 土；
[0035] (3)將海藻酸鈉加入到溶質質量分數為1 %的醋酸溶液中并攪拌3小時，得到海藻 酸鈉的酸溶液，其中海藻酸鈉的含量為I g/1 OOml，
[0036] 將步驟(2)中得到的戊二醛改性的凹凸棒土配成濃度為lg/100ml的懸浮液，
[0037]按照海藻酸鈉與戊二醛改性的凹凸棒土的重量比為1:1.5,將海藻酸鈉的酸溶液 滴加到戊二醛改性的凹凸棒土的懸浮液中，滴加完畢后攪拌并加熱至35°C，反應4h，離心分 離，充分洗滌，得到海藻酸鈉接枝交聯的凹凸棒土重金屬吸附材料。
[0038] 對比實施例1
[0039] (I)IOg凹凸棒土分散于200mL甲苯中，超聲分散20min，攪拌條件下，滴加 IOg γ -氨 丙基三甲氧基硅烷，滴加完后，加熱至80°C，反應8h，反應結束后過濾，真空干燥，即得硅烷 偶聯劑改性凹凸棒土；
[0040] (2)將海藻酸鈉加入到溶質質量分數為1 %的醋酸溶液中并攪拌3小時，得到海藻 酸鈉的酸溶液，其中海藻酸鈉的含量為I g/1 OOml，
[0041] 將步驟(1)中得到的改性凹凸棒土配成濃度為1.5g/100ml的懸浮液，
[0042]按照海藻酸鈉與改性凹凸棒土的重量比為1:1.5,將海藻酸鈉的酸溶液滴加到改 性凹凸棒土的懸浮液中，滴加完畢后攪拌并加熱至40°C，反應4h，離心分離，充分洗滌，得到 海藻酸鈉改性的凹凸棒土重金屬吸附材料。
[0043]取上述各實施例、對比例中的復合吸附劑各0.5g，加入到IL的重金屬銅離子濃度 為0.1g/L的水中，于室溫(25°C)下吸附Ih后，檢測溶液中剩余銅離子的濃度并計算出吸附 量，具體檢測數據如表1所示：
[0044]表 1
【主權項】
1. 一種凹土 /海藻酸鈉復合重金屬吸附劑，其特征在于:所述的吸附劑組分包括凹凸棒 土、海藻酸銨，且凹凸棒土和海藻酸銨通過化學鍵連接。2. 如權利要求1所述的凹土 /海藻酸鈉復合重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于:所 述制備方法的步驟為， (1) 將凹凸棒土粉體分散于有機溶劑中，分散均勻后滴加氨基硅烷偶聯劑，70~IOOtC 反應6~IOh;反應結束后過濾，真空干燥，得到硅烷偶聯劑改性的凹凸棒土； (2) 將步驟（1)中得到的改性凹凸棒土分散于戊二醛溶液中，充分攪拌后過濾、洗滌，真 空干燥，得到戊二醛改性的凹凸棒土； (3) 將海藻酸鈉加入到酸性溶液中并攪拌，得到海藻酸鈉的酸溶液;將步驟(2)中得到 的戊二醛改性的凹凸棒土配成懸浮液;將海藻酸鈉的酸溶液滴加到戊二醛改性的凹凸棒土 的懸浮液中，滴加完畢后攪拌并加熱至30~45°C，反應3~5h，離心分離，充分洗滌，得到海 藻酸鈉接枝交聯的凹凸棒土重金屬吸附材料。3. 如權利要求2所述的凹土 /海藻酸鈉復合重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于：步 驟（1)中所述的有機溶劑為甲苯或二甲苯，凹凸棒土粉體與有機溶劑的質量比為1:10~1: 30 〇4. 如權利要求2所述的凹土 /海藻酸鈉復合重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于：步 驟（1)中所述的氨基硅烷偶聯劑為γ -氨丙基三乙氧基硅烷、γ -氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-(β-氨 乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二甲氧基 硅烷，滴加的氨基硅烷偶聯劑與凹凸棒土粉體的質量比為1:1。5. 如權利要求2所述的凹土 /海藻酸鈉復合重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于：步 驟(2)中所述的戊二醛溶液的溶質質量分數為5%。6. 如權利要求2所述的凹土 /海藻酸鈉復合重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于：步 驟(2)中，加入的改性凹凸棒土與戊二醛溶液的質量比為1:10~1:25。7. 如權利要求2所述的凹土 /海藻酸鈉復合重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于：步 驟(3)中所述的酸性溶液為溶質質量分數為1%的醋酸溶液，海藻酸鈉在所述酸溶液中含量 為0.5~1.5g/100ml。8. 如權利要求2所述的凹土 /海藻酸鈉復合重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于：步 驟(3)中，戊二醛改性的凹凸棒土在其懸浮液中的濃度為1~2g/lOOml。9. 如權利要求2所述的凹土 /海藻酸鈉復合重金屬吸附劑的制備方法，其特征在于：步 驟(3)中，滴加時，控制海藻酸鈉與戊二醛改性的凹凸棒土的重量比為1:1~1:2。
【文檔編號】B01J20/24GK105921125SQ201610432403
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】萬懷新, 蔡沐芳, 彭勇剛, 鄭先進
【申請人】江蘇麥閣吸附劑有限公司