[发明专利]黏土基复合吸附剂及其制备方法无效
申请号: | 200710305962.8 | 申请日: | 2007-12-13 |
公开(公告)号: | CN101455955A | 公开(公告)日: | 2009-06-17 |
发明(设计)人: | 王爱勤;张俊平;郑易安 | 申请(专利权)人: | 中国科学院兰州化学物理研究所 |
主分类号: | B01J20/12 | 分类号: | B01J20/12;B01J20/26;C02F1/28 |
代理公司: | 兰州中科华西专利代理有限公司 | 代理人: | 方晓佳 |
地址: | 730000甘肃*** | 国省代码: | 甘肃;62 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 黏土 复合 吸附剂 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种黏土基复合吸附剂及其制备方法,具体地讲,本发明涉及一种湖泊水处理的吸附剂及其制备方法。
背景技术
近些年来,由于许多自然和人为因素的影响,排入湖库的氮、磷等营养物质不断增加,致使水体富营养化状况加剧,进而导致各地水体藻华的暴发越来越频繁,规模也越来越大。严重的水华会覆盖水面,阻止水体中的光合作用及其与大气的交换,使水中的溶解氧浓度迅速降低,造成水生动植物的死亡以及生态和周边环境的破坏。这些影响又进一步对周边城市的投资业、水产业和旅游业等产生严重破坏。
为了清除藻华,众多的国内外专家已经投入了多年的努力,研究了多种控制藻华暴发的方法,如化学法、机械法、生物法、生态法和絮凝法等等。早在1997年,就有专家在国际权威科学期刊《自然》上撰文指出,使用黏土除藻可能是治理藻华的最有发展前途的方法。但面对与人们日常生活息息相关的淡水资源,许多将黏土除藻技术应用于淡水湖泊中清除藻华的尝试,都没有成功。其主要原因是黏土技术本身不能防止藻类的再次泛起和底泥的二次污染。泛起问题不解决,就只能治标不能治本了。为此,国内有专家通过改性黏土的快速除藻除浊作用,发展了既能快速消除水华又能长期治理湖泊富营养化的一系列改性黏土技术。黏土的投入量降到了10毫克/升,而除藻效率达到95%以上。但要从本质上解决问题,需要从源头上减少湖泊水中的氮磷。
在众多的水处理吸附剂开发中,黏土矿物金属吸附剂普遍受到关注。黏土矿物主要包括蒙脱石族、伊利石族、蛭石族、高岭石族、凹凸棒石族等矿物。由于其比表面积大、孔隙率高、极性强等特性而对水中有害污染物质具有较强的吸附能力,是去除水中有害元素较为理想的低成本吸附剂之一。但黏土对水中有害污染物质的吸附容量仍然有限。因此,近年来,有机—无机复合材料受到了极大的关注。研究发现黏土与高分子材料复合后,具有黏土所不具备的特殊性能,综合性能有很大改善。所以,将黏土与丙烯酰胺等进行聚合开发多元高分子水处理吸附剂成为目前的重要发展方向。黏土对氮、磷、染料和金属离子等具有一定的吸附性能,将聚丙烯酰胺等和黏土结合起来,可集成两者的优点,满足湖泊水处理技术的新要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,而提供一种对氮、磷、染料和金属离子等具有高吸附容量和反复使用吸附剂及其制备方法。
一种黏土基复合吸附剂,其特征在于:以质量百分含量计,吸附剂原料由丙烯酸20-45%、丙烯酰胺15-35%、表面活性剂0.10-2.0%、过硫酸胺0.50-3.0%、N,N-2亚甲基双丙烯酰胺1.0-5.0%以及余量的天然黏土或改性黏土组成。
吸附剂中,表面活性剂选自十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的一种或二种组合。
吸附剂中,天然黏土选自膨润土、高岭土、蛭石和凹凸棒黏土中的一种或几种组合。
吸附剂中,改性黏土指的是通过十六烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基氯化铵改性的膨润土、高岭土、蛭石和凹凸棒黏土中的一种或几种组合。
黏土基复合吸附剂的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
A、混料:搅拌条件下,将丙烯酸20-45wt%、丙烯酰胺15-35wt%、表面活性剂0.10-2.0wt%、过硫酸胺0.50-3.0wt%、N,N-2亚甲基双丙烯酰胺1.0-5.0wt%以及余量的天然黏土或改性黏土在水中混合均匀;
B、聚合反应:将混合溶液升温至60-90℃反应3-5小时,产物经洗涤和干燥后粉碎;
C、活化反应:将粉碎产物用活化剂溶液在80-150℃下进行活化,过滤洗涤后干燥,得到粒状产物。
在本发明的制备过程中,活化剂选自明矾、三氯化铝、三氯化铁中的一种或二种组合。
本发明得到的黏土基复合吸附剂是一种白色或浅黄色固体粉末。将黏土改性后可达到纳米级分散,再采用溶液聚合法制备有机无机复合黏土基纳米复合材料,在明显提高材料对氮、磷和有机物吸附容量的同时,显著提高了对金属离子的吸附容量。同时通过交联剂的控制,可实现有机/无机复合吸附剂的多次反复应用。
本发明通过实现黏土的纳米级分散,解决了黏土在吸附剂合成中的均匀性问题;通过交联剂解决了重复使用与吸附量之间的平衡问题。该黏土纳米复合材料,其吸附量是黏土本身和活性炭等单一吸附剂无法比拟的。新型吸附剂有好的性价比,在满足水处理技术对新材料的需求的同时,还可拉动黏土的高值化应用。
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