[发明专利]一种β-环糊精/介孔凹凸棒土复合吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用表面改性制备β-环糊精/介孔凹凸棒土复合吸附剂的方法，属环境功能材料制备技术领域。

背景技术

介孔材料具有开放性孔道结构、窄的孔径分布及高的比表面积和较大的孔容等优点，被广泛使用于环境、化工等领域。目前，通常使用四烷氧硅烷做为制备介孔材料的硅源，比如正硅酸甲酯(TMSO)、正硅酸乙酯(TEOS)等，若使用其进行大规模的生产介孔硅，会导致很严重的环境污染问题。因此，为了解决这一问题，科学研究者开始寻找用天然硅基矿物等取代有毒的有机硅作为硅源，以制备介孔材料，Huaming Yang等人在没有添加二氧化硅或铝试剂的情况下，利用天然凹凸棒石合成有序的含有铝的六边形介孔二氧化硅Al-MCM-41（Huaming Yang,Yuehua Deng,Chunfang Du,et.al.，Novel synthesis of ordered mesoporous materials Al-MCM-41from bentonite.Applied Clay Science，47（2010），P：351–355）。凹凸棒土(ATP)，理论化学式为：Mg₅Si₈O₂₀(OH)₂(OH₂)₄·4H₂0，其理论化学成分质量分数为：氧化硅（SiO₂）为56.96%，氧化镁（MgO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化铁(Fe₂O₃)和(Mg,Al,Fe)O总共为23.83%，水（H₂O）为19.21%。原始的凹凸棒土对许多化学物质缺乏吸附力，所以用其直接吸附氯酚时，其吸附能力是很有限的。β-环糊精(β-CD)是一种内部空腔具有疏水性、腔外羟基具有亲水性的环状低聚糖，这种特殊结构，能使疏水性分子通过分子间的相互作用进入其空腔内、从而形成主-客体包结物。

氯酚类化合物被广泛应用于生产除草剂、杀虫剂、杀菌剂、木材防腐剂等产品中，由于它们不易被生物降解最终排入环境中，从而污染水体和土壤。三氯苯酚，因其酚环结构上连有三个氯原子而成为毒性较大的氯酚类化合物之一，其中，2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)已被美国环境保护局(EPA)列为“优先控制污染物”，我国也将其列入了68种优先污染物的“黑名单”；2,4,5-三氯苯酚(2,4,5-TCP)被EPA认定为具有持久性、生物累积性和剧毒性的优先污染物。

因此，本发明采用ATP为硅基原料，在有阳离子表面活性剂(CTAB)存在的情况下，水热合成介孔材料，然后用β-CD对材料进行改性，得到复合材料，并用多种手段对其进行表征，通过静态吸附实验考察了温度、初始浓度、接触时间等对其吸附性能的影响，同时也考察了其吸附动力学行为和再生性能。

发明内容

本发明的目的是通过表面改性法制备了β-环糊精/介孔凹凸棒土复合吸附剂。首先，使用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB)改性凹凸棒土合成介孔凹凸棒土(mATP)。以无水二甲基甲酰胺（DMF）和氢化钠（NaH）为混合溶液溶解β-环糊精(β-CD)，过滤滤去固体，在滤液中加入γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷（KH-560），在氮气（N₂）保护、90℃下和介孔凹凸棒土（mATP）反应。在110-120℃条件下继续反应，反应完成后过滤，对过滤产物进行处理得到β-环糊精/介孔凹凸棒土复合吸附剂。最后，复合吸附剂材料用于水溶液中2,4,6-三氯苯酚和2,4,5-三氯苯酚的吸附和分离。

本发明采用的技术方案是：

一种β-环糊精/介孔凹凸棒土复合吸附剂的制备方法，按照下述步骤进行：

（1）介孔凹凸棒土的合成：