[发明专利]利用低品位凹凸棒石黏土制备复合吸附剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用低品位凹凸棒石黏土制备复合吸附剂的方法，属于天然非金属矿深加工、综合利用和纳米吸附剂合成技术领域。

背景技术

凹凸棒石黏土（也称为坡缕石或坡缕缟石）是一种以凹凸棒石为主要成分的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，具有纳米棒状晶体形貌和丰富的纳米孔道。其单晶体直径为20-70nm，长度0.5-5 μm，具有较大的比表面积，是一种价格低廉的天然吸附剂。

我国凹凸棒石黏土资源丰富，但总体而言产品附加值较低，资源利用率不高，严重制约了产业的发展。主要原因是：（1）多数凹凸棒石黏土矿纯度不高，常伴有石英砂、白云石、方解石、蛋白石等杂矿，这些杂矿不具备吸附性能，不能用于开发高端吸附剂产品；（2）现有技术不能对低品位凹凸棒石黏土中杂矿进行高效综合利用，因此多数低品位矿被作为尾矿处理，造成了资源的严重浪费。为了实现低品位凹凸棒石黏土的应用，常对凹凸棒石黏土矿进行复杂提纯处理，或以除去石英砂或蛋白石；或通过酸化处理除去白云石和方解石，以提高纯度和使用性能。专利CN102874826A公开了一种凹凸棒石黏土的提纯方法，具体是将凹凸棒石黏土分散在水中制浆、加入活化剂活化、加入酸除杂、陈化、重力沉降、多次离心分离，最后得到提纯凹凸棒石黏土。专利CN 103738975A公开了一种凹凸棒石黏土的提纯方法，采用制浆-加活化剂-陈化-沉降-分离等步骤来提高凹凸棒石黏土的纯度。提纯处理在一定程度上可以降低杂矿含量，提高凹凸棒石的纯度，改善使用性能。然而，提纯的工艺复杂、成本高、耗水耗能，活化剂还会引起环境污染。尽管采用各种物理方法（中国专利CN104014299A）或化学改性方法（中国专利CN 102527325A；CN102553519A；CN 103611494A；CN102247807A；103723785A）在一定程度上提高凹凸棒石的吸附性能，但现有技术方法并不能实现对凹凸棒石黏土矿中所有组分的无废弃、高效综合利用。

水热法可以在反应过程中形成新的晶体或改变晶体的形态和结构，目前已在高岭土、埃洛石、蛇纹石等矿物的合成中获得应用。我们曾利用水热法使短径凹凸棒石长径化（专利CN 103086392 A），在此基础上我们又开展了凹凸棒石中伴生矿的晶体形态转变研究，该研究将为低品位凹凸棒石黏土矿或尾矿综合利用开拓新方法。

发明内容

本发明的目的是：提供一种利用低品位凹凸棒石黏土矿或尾矿通过一步反应制备复合吸附剂的方法，解决利用低品位矿或尾矿制备高效吸附剂的技术瓶颈，进一步拓展凹凸棒石的应用领域。

本发明的技术解决方案是：它是将富含石英和白云石的低品位凹凸棒石黏土矿粉与占其质量10%-600%的可溶性硅酸盐和10%-500%的金属盐或含金属离子的溶液均匀混合后进行研磨，按固液比1：100-1：10分散在水中，加入助剂，陈化1-2h；然后转入水热反应釜中，温度120~300℃反应5~60h，分离、洗涤、干燥、粉碎，得到吸附剂产品。

其中，所述可溶性硅酸盐为偏硅酸钾、硅酸钾钠、正（偏）硅酸锂、原硅酸、偏硅酸钾、偏硅酸；

其中，所述金属盐为镁盐、锌盐和钙盐；镁盐为市售商品，包括氯化镁、乙酸镁、碳酸镁、氢氧化镁、硝酸镁、乙醇镁，或用盐湖提钾副产物水氯镁石溶液（浓度10-90%）进行调配；所述锌盐为乙酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、氧化锌、氢氧化锌、碳酸锌、柠檬酸锌、草酸锌；所述钙盐为氯化钙、硝酸钙、氢氧化钙、乙酸钙。

其中，反应过程中加入的助剂为尿素、硫脲、二甲基甲酰胺、氯乙酸钠、氢氧化铷、甘氨酸钠、谷氨酸钠中的一种，加入量为凹凸棒石黏土质量的0.01-0.5%。

与现有方法相比，本发明具有以下优点：

1、本发明利用低温水热法，通过对反应参数的精确控制，一步反应就实现了低品位凹凸棒黏土矿中非活性的石英砂、蛋白石、白云石、方解石（同时含一种或几种）转变为吸附活性的多孔硅酸盐，得到比表面积大、孔径分布窄、吸附能力强、绿色环保的复合高效吸附剂。

2、该制备方法工艺简单，过程易于控制，产品具有普适性，质量稳定。

3、本发明所述工艺，不仅有助于实现低品位凹凸棒石黏土矿或尾矿的高值化利用，而且还为生物、食品、石油化工、环境修复、印染废水处理等多个领域提供了高效吸附剂。

附图说明

图1为凹凸棒石和复合吸附剂的XRD图。

图2为凹凸棒石和复合吸附剂的TEM图。

图3为凹凸棒石和复合吸附剂的SEM图。