[发明专利]吸附铬和砷的改性有机膨润土包膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及改性有机膨润土包膜材料制备-吸附铬和砷一体化工艺，按国际专利分类表(CPI)划分属环境保护领域。

背景技术

六价铬和砷是一种致突变和致癌的物质，人体吸入后会被许多组织和器官的细胞吸收，对人体产生危害。为了治理环境中六价铬和砷污染，高效去除六价铬和砷的材料的研制备受专家学者关注。

膨润土属于天然非金属矿物，我国储量大，具有较强吸附能力和离子交换能力，但是膨润土本身对六价铬和砷吸附能力较弱，需要改性提高膨润土对六价铬和砷的吸附能力，目前主要采用季铵盐和聚合羟基水解盐对膨润土进行改性。但是改性方法处于实验室研究阶段，改性方法繁琐复杂，商品化困难。

吸附六价铬和砷的改性材料工程应用性差。增大吸附材料比表面积可以提高改性材料对六价铬和砷的吸附效率，因此改性材料粒径小（100-300目），把此种改性材料填充到吸附柱对六价铬和砷的废水进行动态吸附，吸附柱内压力损失增大，能耗增加，甚至六价铬和砷废水不能通过，从而抑制了改性材料在工程上的应用。

吸附材料的吸附效率往往成为研究者关注焦点，忽视吸附剂的脱附和再生，不是一种可持续发展模式。

发明内容

本发明针对已知技术存在的问题，提供一种以商品化的有机膨润土为原料，使用水解盐直接对有机膨润土改性制得改性有机膨润土，再把改性有机膨润土包裹到载体（活性碳和4A分子筛）上得到可工程应用的包膜材料。

吸附铬和砷的改性有机膨润土包膜材料，以重量份数计，含有：

其中载体选自：柱形和球形活性碳、球形4A分子筛、球形蛭石、球形沸石、球形蒙脱石和球形硅藻土中的一种或多种。有机膨润土选自十八烷基三甲基氯化铵改性的膨润土、十八烷基二甲基苄基氯化铵改性的膨润土、十六烷基三甲基氯化铵改性的膨润土、十六烷基二甲基苄基氯化铵改性的膨润土、十八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土、十八烷基二甲基苄基溴化铵改性的膨润土、十六烷基二甲基苄基溴化铵改性的膨润土和十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土中的一种或多种。水解盐选自三氯化铁、三氯化铝12水硫酸铝钾、硫酸铝和硫酸铁中的一种或多种。

包膜材料制备分为两个步骤:

步骤1:

容器中加入有机膨润土5-30份，加入水，搅拌均匀，再加入水解盐0.5-10份，搅拌，过滤，收集固体，烘干，研磨即得改性有机膨润土。

步骤2:

容器中加入乙醇，边搅拌边向烧杯中加入研磨松香甘油酯直至溶液达到饱和制得粘接剂。称取100份载体倒入包衣锅中，加热直至锅内温度达到40-100℃时喷入粘接剂，使活性碳表面润湿但能够自由滚动，然后均匀加入改性有机膨润土5-30份。加热，使溶剂挥发，材料均匀包裹于活性碳的表面。再喷入粘接剂，加包膜材料，如此反复。待溶剂完全挥发后取出即为包膜材料。

把上述制备的包膜材料填充到吸附柱进行动态吸附。

本发明与现有技术相比，其特点如下：

①采用商品化有机膨润土为改性原料，使用水解盐直接改性即得改性有机膨润土，制作工艺简单，容易商品化。

②改性有机膨润土可显著提高原土对六价铬和砷的吸附能力。

③改性有机膨润土包裹到载体上并填充到吸附柱，压力损失降低，满足工程应用要求。

④改性材料可脱附再生，即可回收资源，又可降低吸附剂用量，节省成本。

⑤改性材料具有选择性吸附，对以阴离子形式存在的铬（Cr₂O₇^2-）和砷（AsO₄^3-和AsO₂^1-）有较好吸附能力，对重金属阳离子的吸附能力差。

附图说明

图1为改性有机膨润土包膜4A分子筛的包膜材料。

图2为改性有机膨润土包膜活性碳的包膜材料。

图3不同时刻流出液六价铬浓度变化。

具体实施方式

实施例1

改性有机膨润土制备方法：1L烧杯中加入十八烷基三甲基氯化铵改性的膨润土（天津市双瑞有机膨润土有限公司生产）250g，加入500mL水，搅拌均匀，再加入三氯化铁使溶液pH值为2-6之间，搅拌40min，过滤，收集滤纸固体，烘干，研磨过120目筛即得改性有机膨润土。改性有机膨润土和有机膨润土对六价铬的去除率见表1。

表1有机膨润土和改性有机膨润土对六价铬的去除率

实施例2