[发明专利]一种凹凸棒土的改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种凹凸棒土的改性方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

凹凸棒土是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物。凹凸棒土因其特殊的纤维结构、优良的吸附和脱色性能，被广泛应用于化工、轻工、纺织、建材、环保和制药等领域。

在通常情况下，凹凸棒土作为一种粉体材料是很难以分散的独立棒状晶体状态存在，而是形成一定形式的晶体聚集体。因此在实际应用中，必须对凹凸棒土进行提纯与改性处理。

现有技术中，常采用热活化或者酸活化工艺，并结合机械搅拌、超声搅拌、马弗炉与微波加热方法对凹凸棒土进行改性处理，以增大凹凸棒土的比表面积，从而增大其吸附量。

文献：公茂利，陈明功，林秀玲，凹凸棒土改性方法与吸湿性关系的研究，安徽理工大学学报，2008，28（1），74～77。该文献研究表明，用4mol/L盐酸或1.5mol/L硫酸酸改性处理凹凸棒土，可一定程度改善凹凸棒土的吸湿性能。

专利ZL 90105849公开了一种凹凸棒石粘土的酸浸泡酸热改性方法，其将凹凸棒石粘土原矿，先用无机酸溶液进行浸泡，再在280-350℃的温度下进行改性，从而提高了其吸附性能。

但采用酸性溶液对凹凸棒土进行改性处理在实际生产中是不经济的做法，而且这样做也要求多一步额外的冲洗过程，产生的废水为酸性，不仅腐蚀设备，还污染环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凹凸棒土的改性方法，该方法成本低、三废少，可明显改善凹凸棒土的比表面积，提高吸附性能。

实现本发明目的的技术方案为：一种凹凸棒土的改性方法，其具体步骤如下：

1）凹凸棒土的提纯

将凹凸棒土研磨粉碎、筛分至2～4mm，然后将凹凸棒土与去离子水混合，搅拌、静置、过滤和干燥；

2）凹凸棒土的改性

将步骤1）制得的凹凸棒土从室温升高至200～280℃，通过惰性气体N₂使水蒸气与凹凸棒土接触反应；反应结束后，开始降温，并停止加入水蒸气，待温度降至室温后，取出凹凸棒土，进行水洗和干燥。

本发明的凹凸棒土与去离子水的质量比为：（10～20）：200。

本发明的步骤1）中还可加入分散剂六偏磷酸钠或者正磷酸钠，所述的分散剂与凹凸棒土的质量比为（0.005～0.05）：1。

本发明的步骤2）中所述的水蒸气与惰性气体的体积比为1：（5～10），水蒸气与凹凸棒土的质量比为（20～50）：1。

本发明的步骤2）中水蒸气与凹凸棒土的反应时间为2～4小时。

本发明的技术优点在于：1）采用水蒸汽对凹凸棒土进行改性处理，该处理过程无酸洗废水排放，提高了生产过程的环保效率。2）由于水蒸汽改性处理过程中工序缩短，提高了生产效率，降低了生产成本。3）适当温度下进行的水蒸气改性处理，可改善凹凸棒土表面性能，提高其吸附能力，进一步拓宽其应用领域。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明做进一步地描述。

实施例1

称取100克凹凸棒土研磨粉碎、筛分至2～4mm，量取1千克去离子水，将凹凸棒土和去离子水混合，搅拌均匀，静置，过滤，干燥后得到凹凸棒土的初成品。

将制得的凹凸棒土从室温升高至200℃，并通过N₂使水蒸气与凹凸棒土接触反应；水蒸气与N₂的体积比为1：5，反应2小时，反应结束后，开始降温，并停止加入水蒸气，待温度降至室温后，取出凹凸棒土，进行水洗和干燥即可。

水蒸气是通过微量泵，将水先经过汽化段形成水蒸气再经过反应段，本实施例中共反应2小时，共消耗水量为2千克，可通过微量泵进行定量定速实现。

实施例2

称取100克凹凸棒土研磨粉碎、筛分至2～4mm，量取2千克去离子水，将凹凸棒土和去离子水混合，搅拌均匀，静置，过滤，干燥后得到凹凸棒土的初成品。

将制得的凹凸棒土从室温升高至280℃，并通过N₂使水蒸气与凹凸棒土接触反应；水蒸气与N₂的体积比为1：10，反应4小时，反应结束后，开始降温，并停止加入水蒸气，待温度降至室温后，取出凹凸棒土，进行水洗和干燥即可。

本实施例中共反应4小时，共消耗水量为5千克，可通过微量泵进行定量定速实现。

在实施例1中，为了提高凹凸棒土在水溶液中的分散性，改善凹凸棒土的表面性能，可在其混合过程中加入0.5克六偏磷酸钠。

在实施例2中，为了提高凹凸棒土在水溶液中的分散性，改善凹凸棒土的表面性能，可在其混合过程中加入5克正磷酸钠。