[发明专利]一种无机‑有机复合膨润土材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于膨润土加工应用领域，具体涉及一种无机-有机复合膨润土材料及其制备方法和应用。

背景技术

膨润土(bentonite)又称膨润岩或斑脱岩，是以蒙脱石为主要成分的黏土岩—蒙脱石黏土岩，我国出现的膨润土又名斑脱岩、般土、皂土、膨土岩等。

膨润土晶胞颗粒细小，具有很大的比表面积，此外还有许多优良的物理化学性质，包括黏结性、吸附性、催化活性、触变性、可塑性、润滑性和阳离子交换性等。膨润土结构的层间域，主要由可交换性无机水合阳离子及水分子填充，其结构与性质的调控是近年来的研究热点。通过离子交换、交联柱撑等方法，可改变膨润土的层间距、层间域电荷和介质环境，制备出各种不同用途的功能性材料。

用无机离子，尤其是多聚羟基金属阳离子，取代膨润土层间可交换性阳离子而插入结构层可以制备出无机柱撑膨润土。目前对柱撑膨润土的研究主要涉及Al、Fe、Cr、Zr等的单一多聚羟基金属阳离子或混合金属多聚物，通过文献(J.L.Valverde et.al,Synthesis and characterization of PILCs with single and mixed oxide pillars prepared from two different bentonites.A comparative study,Microporous and Mesoporous Materials,1999,267:281)可以发现羟基铝离子柱撑膨润土的效果较好。

自Smith用有机铵离子(R-NH₃⁺)首次合成出有机膨润土以来，国内外有了许多这方面的研究，设计合成了一系列有机膨润土。有机膨润土对非极性或弱极性有机污染物的吸附效果明显优于无机膨润土，目前用于膨润土有机改性的试剂种类较多，如偶联剂、表面活性剂、有机酸、有机胺等，但研究最多的还是表面活性剂。用表面活性剂改性的膨润土有机碳含量高，具有疏水亲油的特性，明显增强了对水中有机物的吸附能力。

但实际废水中污染物组分复杂，为提高对实际废水中无机、有机污染物的吸附能力以增加膨润土的通用性，可以制备无机-有机复合改性膨润土。要求复合膨润土不但具有无机膨润土较大的比表面积与较高的热稳定性，还具有有机膨润土有机碳含量高的特点。目前常规的无机-有机复合改性膨润土一般以多聚羟基金属阳离子作为无机改性剂，以表面活性剂作为有机改性剂，如朱利中(Simultaneous sorption of phosphate and phenanthrene to inorgano-organo-bentonite from water,Journal of Hazardous Materials,2006,136(3):982-988)利用聚合羟基铁离子与十六烷基三甲基溴化铵对膨润土进行复合改性，制备的吸附剂对磷酸盐及菲有较高的吸附率。但由于有机改性剂与膨润土的作用力较弱，在吸附水中污染物的过程中表面活性剂易脱落，较难生物降解，这样就存在着二次污染。为了适应更为高效、安全的环保理念，急需探索无二次污染的无机-有机复合改性膨润土。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种无机-有机复合膨润土材料的制备方法，该方法制得的材料无二次污染可作为一种环保型吸附剂。

本发明的另一目的是提供由上述方法制得的无机-有机复合膨润土材料。

本发明的又一目的是提供上述无机-有机复合膨润土材料在水处理方面的应用。

为达到上述目的，本发明提供了一种无机-有机复合膨润土材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

将质量比为1:0.1-0.5的铝柱撑膨润土与壳聚糖季铵盐在50-90℃下反应3-8小时，制得壳聚糖季铵盐-铝柱撑膨润土，即所述无机-有机复合膨润土材料。

在上述无机-有机复合膨润土材料的制备方法中，优选地，该方法还包括：在所述反应3-8小时后，对得到的反应液进行抽滤、干燥的步骤。