[发明专利]巯基功能化凹凸棒及其制备方法

说明书

本发明涉及巯基功能化凹凸棒及其制备方法，属于土壤重金属钝化领域。巯基功能化凹凸棒的制备方法，将3‑巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇、水、PEG‑20000和凹凸棒混匀，搅拌反应7～8h，得到产物，然后水洗产物至中性，烘干得到巯基功能化凹凸棒；其中，3‑巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的体积比为1:4～6:13～15；PEG‑20000用量为凹凸棒重量的0.3～2％；3‑巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的总体积与凹凸棒的质量比为50～100mL:1g。本发明改性后的凹凸棒除了具有原土所有的吸附性，离子交换性，羟基络合性外，还具有使金属离子形成硫化物从而被固定、钝化的能力，对重金属的吸附能力大大提高。

技术领域

本发明涉及巯基功能化凹凸棒及其制备方法，属于重金属钝化领域。

背景技术

凹凸棒(又名坡缕石)是一种层链状过渡结构的以含水富镁硅酸盐为主的天然粘土矿。凹凸棒具有优良的离子吸附性能，大的比表面积和分散性能，在重金属污染土壤钝化修复上具有广阔的应用前景。然而，凹凸棒原矿对重金属吸附容量有限，吸附选择性和吸附作用力不强。因此，开发高效、适用范围广、低成本的改性凹凸棒钝化剂是解决问题的关键。

研究显示，巯基对Cd、Cu、Pb、As、Hg等重金属有很强的络合能力，能很好地固定重金属离子，且不易脱附。

目前，凹凸棒的应用主要集中在肥料、阻燃剂、食品加工、药用、废水处理等方面，没有对进行改性用作钝化剂的相关专利，本项目研究有助于填补国内在这方面知识产权的空白。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种巯基功能化凹凸棒的制备方法，该材料对重金属有很好的钝化作用。

巯基功能化凹凸棒的制备方法：将3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇、水、PEG-20000和凹凸棒混匀，搅拌反应7～8h，得到产物，然后水洗产物至中性，烘干得到巯基功能化凹凸棒；其中，3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的体积比为1:4～6:13～15；PEG-20000用量为凹凸棒重量的0.3～2％；3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的总体积与凹凸棒的质量比为50～100mL:1g。

优选的，先将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶于乙醇中，再与水、PEG-20000和凹凸棒混匀。

优选的，3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的体积比为1:5:14。

优选的，PEG-20000用量为凹凸棒重量的0.5％。

优选的，3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的总体积与凹凸棒的质量比为50mL:1g。

优选的，搅拌时间为7小时。

优选的，搅拌反应在10～35℃下进行。

优选的，产物的烘干温度为60～80℃，更优选烘干温度为80℃。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种对重金属Cd等吸附力强、饱和吸附容量大、吸附稳定的改性凹凸棒。

巯基功能化凹凸棒，由上述的巯基功能化凹凸棒的制备方法制备而成。

本发明还提供一种巯基功能化凹凸棒作为重金属污染土壤钝化剂的应用。

本发明的有益效果：

1、本发明改性后的凹凸棒除了具有原土所有的吸附性，离子交换性，羟基络合性外，还具有使金属离子形成硫化物从而被固定、钝化的能力，对重金属的吸附能力大大提高。常温下凹凸棒原土对Cd的饱和吸附容量为1.95mg/g。改性凹凸棒土对Cd的饱和吸附容量可达40.12mg/g。改性后凹凸棒土对镉的吸附容量大大提高，提高了20倍。

2、本发明选择天然凹凸棒，采用硅烷偶联的方法，嫁接巯基，为研发大吸附容量、环境友好、吸附选择性好的重金属污染土壤钝化剂提供新的途径。

附图说明