[发明专利]一种高岭土复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理剂及其制备方法，尤其涉及一种用于吸附PPCPs污染物的高岭土复合材料及其制备方法。

背景技术

PPCPs是药物和个人防护品的简称，被广泛的应用于人类、畜类、鱼类当中。组成PCCPs的化学成分大约有3000多种主要包括两大类：一类是药物，包括抗生素、镇痛剂、激素、利尿剂、止痛药、类固醇、咖啡因等；另一类是个人防护品，包括香料、发胶、化妆品等。目前在全球环境中残留的不同种类的PPCPs主要以抗生素和热解镇痛类药物为首，由于大部分PPCPs的挥发性较低或不易降解，因而大部分残留在水环境中、检出量也较大，PPCPs已经对人类的健康和生态环境造成威胁。中国是世界上最大的活性药物生产国，同时是世界上排名前3位活性药物的消费国。据统计，2007年间中国回收了0.69×10⁸m³的废水回灌到地下水中，尤其是在水资源短缺的北方这种现象更为常见，然而，这些回收水中却检测出大量种类的PPCPs。

目前PCCPs的处理技术主要包括迁移法、吸附法和降解法等。其中，迁移法主要是指自然环境及天然土壤对PPCPs的迁移、过滤及固化作用。但迁移法存在经自然环境的迁移和过滤效果有限，以及土壤的固化效率往往较低等问题。降解法主要是指高级氧化法(H₂O₂/UV)，采用某种氧化活性较强的材料，并在高能的辐射或激发下实现对PPCPs的逐级分解甚至完全降解。采用高级氧化法降解PPCPs对生态环境的循环发展具有重要意义，然而，目前的研究过程复杂，相对于传统的固相吸附法具有高能耗、高成本等特点，且较难实现对PPCPs的完全降解，限制了该方法的应用。

吸附法主要是指采用天然粘土矿物以及一些人工合成的功能性吸附材料对PPCPs进行吸附和固化作用，也可以在一些吸附性能较强的粘土矿物上进行功能改性，以实现高效固化的作用。相对于迁移法，固相吸附法因采用特殊吸附结构以及功能性吸附基团而具有高效固化的优势。此外，高级氧化降解技术研发不成熟、成本高、应用性差，而且固化是实现完全降解的重要前提，固相吸附法仍是目前最常用的PPCPs污染处理方法。然而在各类粘土矿物中，高岭土对PPCPs废水处理效果不佳，有待提高。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种高岭土复合材料及其制备方法，以提高高岭土对PPCPs废水的处理效果。

本发明提供一种高岭土复合材料，其包括插层改性高岭土和负载在该插层改性高岭土上的二氧化钛纳米颗粒(TiO₂)，且所述插层改性高岭土为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)插层改性高岭土。

基于上述，所述插层改性高岭土中的十六烷基三甲基溴化铵与高岭土原土的质量比为0.5～1:10。

基于上述，所述二氧化钛纳米颗粒与所述插层改性高岭土的质量比为1：(14～30)，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为10～100nm。

基于上述，所述二氧化钛纳米颗粒负载在所述插层改性高岭土的表面。

基于上述，所述二氧化钛纳米颗粒负载在所述插层改性高岭土的插层结构中。

本发明还提供一种上述高岭土复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

插层改性高岭土制备先将高岭土原土加入去离子水中搅拌混合均匀，然后加热至60～80℃，恒温0.5～1h，得到悬浮液；向所述悬浮液中加入十六烷基三甲基溴化铵，常温搅拌24～48h，得到浓度为10.5％～11％(w/v)的共混液；

前驱体制备采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛凝胶溶液，将所述二氧化钛凝胶溶液和所述共混液混合搅拌1～4h，过滤，并在85～100℃下干燥4～6h，得到前驱体粒子材料；

产品制备将所述前驱体粒子材料置于马弗炉中，所述马弗炉以恒定的升温速率升温至550～620℃，并恒温煅烧即可得到所述高岭土复合材料。

基于上述，在所述前驱体制备的步骤中，所述二氧化钛凝胶溶液是以钛酸丁酯为钛源，并与无水乙醇、无水乙酸和95％乙醇溶液混合，采用溶胶-凝胶法而制备的，且所述二氧化钛凝胶溶液的浓度为20～30g/L。

基于上述，在所述产品制备的步骤中，所述马弗炉的升温速率为2℃/min～4℃/min，所述恒温煅烧的时间为8～12h。