专利名称：一种层间硅烷改性膨润土及其应用的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种层间有机硅烷改性膨润土及其作为吸附剂在含铜废水中的应用。
背景技术：
环境污染问题已成为当今世界最为关注的焦点。污染环境水质的重要污染源是工业废水中的重金属离子，在环境污染方面所说的重金属，主要包括汞、镉、铅以及金属砷等生物毒性显著的重金属，也包括具有毒性的重金属铜、锌、钴、镍等。煤矿、金属硫化物矿、铁矿、冶金、电镀等生产企业排放的废水，是污染水环境的含金属离子废水的主要来源。特别像电镀行业，除了镀件要求的电镀铜之外，镀铜层常作为镀镍、镀锡、镀铬、镀银、镀金的底层，以提高基体金属与表面镀层的结合力和镀层的防腐蚀性能，由此可见，含铜废水在电镀行业中十分普遍。因而，如何安全而有效地处理废水中的铜等重金属离子对环境的治理及人类的可持续发展具有重要意义。目前，对于含重金属离子废水的处理主要采用化学法、离子交换法、膜分离法、生物法、吸附法等。化学法可分为中和沉淀法、硫化物沉淀法和电化学法。中和沉淀法特点是在去除重金属离子的同时能中和各种酸及其混合液，由于受到pH值及废水中氰、铵等络合离子的影响，对混合废水的出水效果不好，沉渣量大，出水硬度高，会使土壤、水体碱化；硫化物沉淀法虽然PH值范围较宽，但硫化物沉淀细小，不易沉降形成二次污染，且硫化剂本身有毒，价格昂贵，亦限制了它的应用。离子交换法通常所使用的离子交换树脂虽然其具有选择性好、吸附容量大、快速等优点，但其价格昂贵，目前仍然停留在试验阶段。膜分离技术对含重金属离子废水有较好的处理效果及无二次污染等优点，但是其处理价格比较昂贵，亦限制了该工艺的广泛应用；生物法在应用上具有较多优点，如综合处理能力较强，处理方法简便等，然而生物处理法存在着功能菌繁殖速度和反应速率慢，处理水难以回用的缺点。因此，吸附法由于具有吸附工艺简便、环境友好等特点，已成为近年来水处理研究的重点之一。吸附法处理含铜废水的关键是高效吸附剂的开发，近年来，研究人员在这方面进行 了较为广泛的研究。Hui 等(Hui K S，Chao C Y H.Journal of HazardousMaterials, 2005，127 (3)，89-101.)发现 4A 沸石对多种金属离子(Co2+、Cr3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+)有很好的吸附性能，尤其是对Cu2 +的吸附性能最佳。为了提高材料的吸附性能，人们进一步进行了改性的研究。Rengaraj等(Rengaraj S，Kim Y.Journal ofColloid and Interface Science, 2004，273 (I): 14—21.)通过对多孔渗水性 f凡土进行氨化和质子化改性后，实现了对含铜的质量浓度为100mg/L的废水去除达到95%。Walcarius 等人(Walcarius A, Liithi N, Blin J L, Su B L, Lamberts L.ElectrochimicaActa, 1999，44 (25)，4601-4610.)研究发现，对MCM-41的表面进行氨基(NH2-)改性得到的材料对Cu2+具有良好的选择吸附性能，可以对水中的Cu2+进行跟踪定量检测。Liu等人(LiuA M, Hidajat K, Kawi S，Zhao D Y.Chemical Communications, 2000，13，1145-1146.)亦发现，对SBA-15的孔道表面进行氨基改性后，通过其对Hg2+、Cu2+、Zn2+、Cr3+、Ni2+等几种重金属离子的吸附研究，发现该材料对Cu2+有很好的吸附性能，Cu2+去除率达到99.8%。最近，李爱阳等(李爱阳，褚宏伟.材料保护，2004，37(6):37-41.)通过对斜发沸石的改性研究发现，其对Cu2+的吸附能力明显提高，并同时可去除锌、镉、铅等重金属离子。上述的研究表明，众多多孔材料对Cu2+都具有一定吸附性能，特别是对材料的表面进行氨基化的处理后，吸附性能有极大的提高。然而，由于一般多孔材料的合成价格较高，限制了该类材料的广泛应用，因此，对于价格低廉的高效吸附材料还有待于进一步开发。膨润土是以蒙脱石为主要成分的粘土矿物，是一类2:1型的天然层状硅酸盐矿物，其结构单元是二维向排列的S1-O四面体和二维向排列的Al(或Mg)-0-0H八面体片。在我国膨润土矿产资源十分丰富，分布广泛，储量居世界前列。由于蒙脱石表面存在的S1-OH，可以通过配位作用或共沉淀的方式将重金属离子固定在蒙脱土层间。因此，天然蒙脱石作为吸附剂，本身亦具有一定的重金属离子吸附性能，但吸附性能较差，所以，对膨润土的改性研究是一项重要的工作。有研究表明，用十二烷基硫酸钠与十六烷基三甲基溴化铵对钠基膨润土改性后制得的有机膨润土，对Cu2+的去除率为97.8% (罗成玉，司友斌，刘小红，朱正中。改性膨润土对废水中Cu2+、Zn2+去除效果的研究。安徽农业大学学报，1997，34 (I):34-39.)。Mortarges 等(Montarges E, Michot L J, Lhote F，Fabien T, Vilieras F.Claysand Clay Minerals, 1995, 43(4):417-426.)用轻基招蒙脱土与聚合环氧乙烧反应得到一种无机-有机蒙脱土复合材料，这种改性蒙脱土能有效地去除水溶液中的Cu2+、Hg2+、Cd2+、Ni2+等重金属离子。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种层间硅烷改性膨润土，其制备原料来源丰富、制备工艺简单、生产成本低，所得改性膨润土结构稳定，对铜离子吸附率高，重复使用性好。本发明要解决的第二个技术问题是将所述层间硅烷改性膨润土作为吸附剂用于含铜废水处理中。下面对本发明的技术方案做具体说明。本发明提供了一种层间硅烷改性膨润土，其制备方法包括以下步骤:(I)将钙基膨润土在100 110°C温度下干燥3 4小时，冷却至室温，研磨后经80 100目过筛得膨润土粉；(2)取膨润土粉加入到I 7mol/L硝酸和正硅酸乙酯配置得到的混合液中，混合搅拌均匀后转入到晶化釜中于100 200°C晶化12 48h，将反应液离心分离出沉淀，洗涤、干燥得到粗品；(3)将粗品在350 750°C焙烧5 20h，将产物研磨后经80 100目过筛即得层间硅烷改性膨润土。所述步骤(2)中，膨润土粉与混合液的投料质量比为1:10 50。所述混合液是由I 7mol/L硝酸和正硅酸乙酯按照质量比为1:3 0.05配置得到，优选质量比为1:1.5
0.1，最优选为1:0.43。所述步骤(2)中，硝酸的浓度优选为2-4mol/L。所述步骤(2)中，晶化温度优选为100 150°C;最优选晶化温度为100°C，晶化时间为20小时。所述步骤(2)中，优选干燥温度为80 120°C，干燥时间为4 6小时。所述步骤(3)中，焙烧温度优选为550°C，焙烧时间优选为10小时。本发明还提供了所述的层间硅烷改性膨润土作为吸附剂在含铜废水处理中的应用。所述应用中，控制所述含铜废水的pH在4 7，优选控制pH值在5。所述应用中，所述层间硅烷改性膨润土的加入量以含铜废水中铜离子的质量计为
0.2 4g/mg。所述应用中，吸附温度为25 55°C，优选为30°C;吸附时间在0.5 2小时，优选为I小时。本发明所述的层间硅烷改性膨润土在使用后可通过如下方法再生:取达到吸附平衡的层间硅烷改性膨润土，用清水洗涤2 3次，再用0.5 1.0mol/L的氨水洗涤浸泡12 24小时,然后用纯水洗至溶液pH值为3 6,过滤后收集含有铜离子的滤液待回收利用，同时将滤饼置于110 120°C烘箱烘干5 7小时，研磨后80 100目过筛，即得再生的层间硅烷改性膨润土。与现有技术相比，本发明的优点在于:
A)所用的原料为膨润土，矿物资源丰富，且价格低廉，便于推广应用，且层间硅烷改性膨润土制备工艺简单，操 作方便。B)所得层间硅烷改性膨润土对废水中铜离子的吸附率高。C)有机硅烷在膨润土层间通过共价键键合，因此，所得的膨润土吸附剂结构稳定，重复使用性好，符合节能减排的要求。
图1是层间硅烷改性膨润土的合成示意图。图2是层间硅烷改性膨润土的SEM图。
具体实施方式
:下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此:表I主要材料的规格和来源
权利要求
1.一种层间硅烷改性膨润土，其制备方法包括以下步骤: (1)将钙基膨润土在10(Tll0°C温度下干燥3 4小时，冷却至室温，研磨后经80 100目过筛得膨润土粉； (2)取膨润土粉加入到广7mol/L硝酸和正硅酸乙酯配置得到的混合液中，混合搅拌均匀后转入到晶化釜中于10(T200 °C晶化12 48 h，将反应液离心分离出沉淀，洗涤、干燥得到粗品； (3)将粗品在350 750°C焙烧5 20 h，将产物研磨后经80 100目过筛即得层间硅烷改性膨润土。
2.如权利要求1所述的层间硅烷改性膨润土，其特征在于:所述步骤(2)中，膨润土粉与混合液的投料质量比为1:1(Γ50，所述混合液是由l-7mol/L硝酸和正硅酸乙酯按照质量比1:3 0.05配置得到。
3.如权利要求1所述的层间硅烷改性膨润土，其特征在于:所述硝酸的浓度为2-4mol/L，所述混合液是由2-4mol/L硝酸和正硅酸乙酯按照质量比1:1.5^0.1配置得到。
4.如权利要求f3之一所述的层间硅烷改性膨润土，其特征在于:所述步骤(2)中，晶化温度为10(Tl50°C。
5.如权利要求f3之一所述的层间硅烷改性膨润土，其特征在于:所述步骤(2)中，干燥温度为80 120 Γ,干 燥时间为4 6小时。
6.如权利要求5所述的层间硅烷改性膨润土，其特征在于:所述步骤(2)中，晶化温度为100°C，晶化时间为20小时；所述步骤(3)中，焙烧温度为550°C，焙烧时间为10小时。
7.如权利要求1所述的层间硅烷改性膨润土作为吸附剂在含铜废水处理中的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于:控制所述含铜废水的pH在Γ7。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于:吸附温度为25飞5°C，吸附时间为0.5 2小时。
全文摘要
本发明公开了一种层间硅烷改性膨润土及其应用，所述层间硅烷改性膨润土制备方法包括以下步骤(1)将钙基膨润土在100~110 ℃温度下干燥3～4 小时，冷却至室温，研磨后经80～100 目过筛得膨润土粉；(2)取膨润土粉加入到1~7 mol/L硝酸和正硅酸乙酯配置得到的混合液中，混合搅拌均匀后转入到晶化釜中于100~200 ℃晶化12~48 h，将反应液离心分离出沉淀，洗涤、干燥得到粗品；(3)将粗品在350~750 ℃焙烧5~20 h，将产物研磨后经80～100 目过筛即得层间硅烷改性膨润土。所述的层间硅烷改性膨润土作为吸附剂应用在含铜废水处理中。本发明的层间硅烷改性膨润土制备原料来源丰富、制备工艺简单、生产成本低，所得改性膨润土结构稳定，对铜离子吸附率高，重复使用性好。
文档编号B01J20/30GK103203217SQ20121055927
公开日2013年7月17日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者童东绅, 周春晖, 俞卫华, 倪宏杰 申请人:余姚市浙工大技术转移中心, 浙江工业大学