[发明专利]一种水处理用粘土矿吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附材料及其制备方法，尤其是涉及一种利用粘土矿柱撑改性后得到的吸附材料。

背景技术

水和废水的处理及其再利用已成为人类面临的日益重要的课题。在当今水处理技术领域中，吸附是一种常用的工艺。目前主要使用的吸附材料是活性炭，但是价格成本较高。我国有丰富的膨润土矿藏，利用其开发优良吸附性能水处理材料，具有重要的经济意义。

膨润土是以蒙脱石为其主要组分的粘土矿。膨润土的各种性能主要体现了蒙脱石的结构特点。蒙脱石呈层状硅酸盐，该类硅酸盐的基本构造单位是Si-O四面体和Al-(O，OH)或Mg-(0，OH)八面体，蒙脱石是由两片顶角朝里的Si-O四面体中间夹一片Al-(O，0H)八面体组成的2∶1型结构，四面体的八面体靠其间共用的氧原子连接，各晶胞之间靠氧层连接。蒙脱石具有较高的离子交换交换容量(80-120mmol/100g)及良好的吸附性能；在常温、常压下，离子、水和盐类以及几乎所有有机物能够出入蒙脱石层间，形成复杂的蒙脱石无机复合体和蒙脱石有机复合体，拓展了蒙脱石在环保领域的应用。但由于膨润土表面硅氧结构极强的亲水性及层间阳离子的水解，故未经改性的膨润土吸附处理水中有害物质的性能较差。为此，一般用于水处理的膨润土需要经一次或两次改性处理。

常用改性方法是柱撑。常用的改性剂主要是如Ti、Al、Fe等盐类，这类金属盐经过水解可形成无机高分子阳离子聚合物，通常为铝十三。由此得到的柱撑改性吸附材料，其比表面积和吸附能力有一定提高，但是由于其空间尺寸较小，电荷较少，改进程度不能完全满足应用需求，并且不具有混凝作用，不利于发挥吸附材料的吸附净化作用。

为此，需要进一步提高和改善粘土矿吸附材料的吸附性能，以提高水和废水处理效果。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种用于水处理的吸附材料，包括由含有蒙皂类结构的粘土矿悬浊液通过柱化剂柱撑改性后得到的柱撑粘土，所述柱化剂为铝三十巨聚阳离子。所述粘土矿包括蒙脱石、膨润土中的一种或以上。所述粘土矿悬浊液的浓度2-30wrt％，柱化剂与粘土矿的铝土比在0.5-30mmol/g之间。所述铝土比是指柱化剂中的铝(以mmol Al计量)和粘土矿中的土(以g计量)的比值在0.5mmol/g至30mmol/g之间。所述柱化剂优选含有双keggin结构的铝三十巨聚阳离子。

本发明的另一目的在于提供一种以铝三十巨聚阳离子柱撑改性粘土矿制备吸附材料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)在密闭反应釜内对聚合氯化铝进行恒温熟化，所述恒温为80～100℃，熟化过程持续10～48小时。(2)然后添加浓度为2-30wrt％的粘土矿悬浊液，持续搅拌1～8小时，进行柱撑改性，控制铝土比在0.5-30mmol/g之间。改性反应温度控制在20-80℃之间。

(3)最后将离心分离得到的固体进行烘干，优选在40-80℃温度下烘干，得到本发明所述的吸附材料。

根据本发明所述的吸附材料，同时兼具吸附和混凝作用，能够发挥独特吸附混凝性能。其表面积和吸附容量得到极大增强，并能发挥柱化剂原有的絮凝性能。吸附材料产品层间距增加了10-20％，比表面积增加了50-200％，吸附容量增加了50-300％。

根据本发明所述的制备方法，首次利用了新发现的巨聚阳离子铝三十的双keggin结构以及由此形成的独特的巨型空间结构和高的电荷，将巨聚阳离子铝三十作为柱化剂进行粘土改性，使得吸附材料中粘土矿层的间距进一步拉大，双电层进一步压缩，比表面积有效增加，从而吸附效果有效增强，同时又能发挥铝三十的絮凝性能，从而提高新型吸附材料的吸附混凝效果。

附图说明

图1为本发明所述制备方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1

在密闭反应釜内对聚合氯化铝进行恒温熟化，温度控制为90℃，熟化36小时后，按比例添加浓度为10wrt％的膨润土粘土矿悬浊液，使反应釜中的铝土比为6mmol/g，室温下搅拌8小时，使物料充分混合。最后进行离心分离，在60℃温度下烘干得到所述吸附材料。

相较于改性前，所得膨润土的层间距增加12％，比表面积增加55％。

实施例2