[发明专利]一种高效改善凹凸棒土、硅藻土微观结构和吸附性能的处理方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种纳米材料改性领域，具体涉及一种高效便捷显著改善天然黏土凹凸棒土、硅藻土微观结构和吸附性的新方法。 

背景技术

    凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石为主要组分的一种粘土矿物，是一种具有纤维状晶体结构的水合镁铝硅酸盐，作为一种具有纳米通道结构的天然纳米结构矿物材料，凹凸棒石粘土由于具有较大的比表面积和一定的离子交换性，可用作吸附剂，在吸附去除一些有机染料上有广泛的应用。天然凹凸棒石棒晶纤维容易扎堆形成许多晶束，呈柴堆结构，分散性较低，其吸附能力也受到一定限制。因此，为了有效提高凹凸棒土吸附性能，需要对其进行改性，提高其分散性能。 

    硅藻土一般是由统称为硅藻的单细胞藻类死亡以后的硅酸盐遗骸形成的，其主要成分是SiO₂（通常超过70%），并含有少量Fe₂O₃、CaO、MgO、Al₂O₃及有机杂质，通常呈浅黄色或浅灰色。由于硅藻土独特的微纳级孔道结构，具有较大孔隙率和比表面积，常用作保温材料、过滤材料、填料、研磨材料、水玻璃原料、脱色剂及硅藻土助滤剂，催化剂载体等。然而，杂质的存在使部分孔洞堵塞，致使其孔隙率和比表面积下降，影响了其吸附性能。因此，为了更好地发挥硅藻土的优良性能，有必要去除其杂质，疏通其孔道，提高其孔隙率。 

    目前，国内对于凹凸棒土和硅藻土的改性方法研究主要集中在机械碾磨、水热处理、高温处理、酸洗、有机改性当中。这些方法虽然在一定程度上提高凹凸棒土的分散性或提高硅藻土的孔隙率，然而它们往往存在能耗偏高、步骤繁琐或引入二次污染等缺点。为此，我们发展了更为高效、便捷、环境友好、成本低廉的改性方法，即通过物理辐照对凹凸棒土（或硅藻土）进行处理，以显著提高其分散和吸附性能。同时，我们将辐照改性后的凹凸棒土和硅藻土添加到传统农药中，以提高农药在叶面和土壤表面的附着性能，实现对农药分子在环境介质中的迁移控制，从而降低农药对环境的污染风险。此外，由于改性后的粘土吸附性能显著提高，可以用作高效废水（重金属、有机污染物等）处理剂。 

发明内容

    本发明提供了一种高效便捷显著改善凹凸棒土、硅藻土微观结构和吸附性能的处理方法，其原理为：通过高能电子束辐照产生的溅射、高温热解和库仑爆炸作用可以有效将凹凸棒土棒晶聚集体解离，从而提高凹凸棒土的分散性；同时可将硅藻土孔道内杂质清除，改善其孔径和孔容分布，从而提高硅藻土的孔隙率。改性后的凹凸棒土和硅藻土可以将更多的农药分子有效包裹在凹凸棒土微纳网络及硅藻土孔隙中，再利用粘土的优良流变性能被植物叶面粗糙的结构阻滞，从而可以增强农药的附着性能，提高抗雨水冲刷能力，减少农药流失。此外，改性凹凸棒土和硅藻土可以取代传统粘土，用作高效水吸附剂，处理重金属和有机污染废水。 

    本发明采用的技术方案为： 

    一种高效便捷显著改善凹凸棒土、硅藻土微观结构和吸附性能的处理方法，其具体步骤如下：

    （1）将装有5-30kg凹凸棒土或硅藻土的蛇皮袋，根据需要依次经5-15MeV能量和10-100keV剂量的高能电子束辐照分别为20-100秒，即可；

    （2）将辐照后的粘土按照10-20%质量比添加到农药中，制成可控流失的农药，剂型涵盖可湿性粉剂、乳液、颗粒剂等；

    （3）将辐照后的粘土作为吸附剂，用于处理含重金属离子或有机污染物的废水，添加量根据污染物浓度控制在0.1-5g/L范围内。

     所述的蛇皮袋或纸箱的整体厚度控制在20-30cm。 

    本发明有益效果在于： 

    1. 有效提高凹凸棒土分散性能，降低硅藻土杂质含量，提高硅藻土孔隙率； 

    2、增强农药在叶面或土壤表面的附着性能，减少其流失；

    3、改善粘土对重金属离子或有机污染物的吸附性能；

    4、操作简便，可规模化处理，成本低廉（100-500元/吨）；

5、环境友好，不产生工业三废（废水、废气和废渣）。

具体实施方式

    实施例1 

将装有20 kg凹凸棒土的蛇皮袋，蛇皮袋整体厚度控制在30cm，依次经能量为10MeV和剂量为40keV的高能电子束辐照，分别为30秒、50秒。然后按照20%质量比，添加到固体农药毒死蜱中，制成可湿性粉剂，即为可控流失农药。

实施例2