[发明专利]一种去除黄药的有机改性蒙脱石吸附剂及其应用

说明书

本发明提供一种去除黄药的有机改性蒙脱石吸附剂及其应用，属于环境修复药剂技术领域。该吸附剂采用蒙脱石作为原始改性基质，再通过有机合成的1,4‑丁基‑双(十二烷基二甲基溴化铵)对蒙脱石进行改性后得到；该吸附剂对乙基、异丁基和异戊基黄药的吸附量分别可达76.1、92.9和105.0mg/g。该吸附剂具有较大且均匀的层间距，层间的疏水亲油性增强，对黄药具有吸附效率高、速度快、吸附容量大等特点，适用于矿业废水领域，特别适用于以黄药为浮选剂的选矿废水后续净化处理。

技术领域

本发明涉及环境修复药剂技术领域，特别是指一种去除黄药的有机改性蒙脱石吸附剂及其应用。

背景技术

黄药又称烃基黄原酸盐，其组成为烃基(R)、亲固基(OCSS–)及碱性金属Me(Na⁺、K⁺)，其通式为——ROCSSMe。黄药常被用于硫铁矿、有色金属矿物浮选生产等，是选矿工业中最常用的阴离子捕收剂。黄药呈淡黄色粉末状，具有很强的刺激性气味，易溶于水，且极易破坏水体环境，导致水质发臭，严重影响附近水域的生态平衡。黄药对人体和动物的毒害主要体现在对神经系统和肝脏等器官的损害，甚至对人体的造血系统产生破坏，对人体机能造成永久性的伤害。因此，在处理选矿废水过程中，不仅要去除重金属污染物，还要对其中的黄药进行处理，使其达标排放，从而保护矿山生态环境和自然水流域环境。

目前，国内外针对选矿废水中黄药的去除方法可分为三大类，第一类为物理方法，包括自然降解法和混凝沉淀法等；第二类为化学法，如微电解、化学沉淀法和光催化氧化法等；第三类为生物法，如人工湿地法和膜生物反应器技术等。这些方法大多数具有操作复杂、处理成本较高和时间周期较长等缺点。吸附法因具有吸附效率高、速度快、吸附容量大等特点，已被广泛应用于治理水体环境污染。

蒙脱石是一种含水硅铝酸盐的层状天然粘土矿物，是膨润土的主要组分，其片层为两层硅氧(SiO₄)四面体和一层夹在中间的铝氧八面体(AlO₄(OH)₂)所构成的2：1型结构，具有丰富的比表面积、较强的吸附能力和较多的可交换阳离子等特点。此外，蒙脱石在全球的储量极为丰富，由于其独特的空间结构、优良的吸附性能与低廉的成本，在环保领域有着很大的应用价值，蒙脱石应用于废水治理已受到广泛重视。

1,4-丁基-双(十二烷基二甲基溴化铵)表面活性剂是合成的一种有机阳离子改性剂，由一个联接基与两个传统表面活性剂分子的亲水头部连接在一起而形成的一种新型表面活性剂。这种表面活性剂独特的结构使其具有较低的Krafff点、低临界胶束浓度、低温水溶性、润湿性和较高的吸附性能等优点，其在水中可解离成长链有机阳离子，对天然蒙脱石层间的无机阳离子可进行有效离子交换，从而增加改性蒙脱石层间距和有机碳含量，提高层间疏水性或亲油性，增大对有机物等污染物的吸附能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种去除黄药的有机改性蒙脱石吸附剂及其应用。

该吸附剂采用蒙脱石作为原始改性基质，通过1,4-丁基-双(十二烷基二甲基溴化铵)对蒙脱石进行改性，得到层间距较大，吸附容量高，并具有一定疏水亲油性的有机改性蒙脱石。

该吸附剂的层间距为2.59nm，对乙基黄药、异丁基黄药和异戊基黄药的吸附量分别为76.1mg/g、92.9mg/g和105.0mg/g。

该去除黄药的有机改性蒙脱石吸附剂的制备方法，包括步骤如下：

(1)将一定量十二烷基二甲基溴化铵与1,4-二溴丁烷混合溶于乙醇中，在75～90℃下回流2～3d，得到溶液A1；

(2)将溶液A1置于70～85℃减压条件下的真空旋转蒸发仪中反应1～2h，得到1,4-丁基-双(十二烷基二甲基溴化铵)粗产物；