本发明涉及凹凸棒改性技术领域，具体涉及一种凹凸棒土的硅烷偶联剂改性方法。
背景技术：
凹凸棒属世界稀缺的珍贵非金属矿种，富含12种硒、碘、锌等为代表的人体所需的生命微量元素，具有药物、生物活性物质载体的功能，并具有微量生命元素特性生物工程材料的性能。已在石油化工、建材、航天航空、化妆品、生态环境保护治理等产业广泛应用。
当前，水污染是世界各国普遍面临的急需解决的问题之一。我国每年的污水排放量达到400亿吨，其中有机物污染的废水占很大比例，原水中检出的有机物已经多达2000余种。有机污染物在水中存在时间长、范围广、危害大。其常规处理方法主要有臭氧化处理、活性炭吸附、膜分离技术、生物处理技术、高锰酸钾氧化法等。但这些方法存在的共同问题是：成本高、周期长、系统复杂，甚至产生副产物造成二次污染。凹凸棒土具有独特的棒状晶体形态，易于分散在水介质中，胶体悬浮性能优良。因此。可以通过对凹凸棒土进行适当改性来增强其悬浮性能和吸附废水中杂质的性能。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种凹凸棒土的硅烷偶联剂改性方法，该改性方法利用偶联剂提高了凹凸棒土的比表面积，改性后对污水中重金属离子的吸附性能大大提高。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种凹凸棒土的硅烷偶联剂改性方法，包括如下步骤:
（1）凹凸棒土的提纯：取凹凸棒土粉碎成颗粒，过60-80目筛，加入凹凸棒土质量15-25倍的去离子水，使用恒速搅拌器搅拌，保持300-400r/min，搅拌2-4小时后，放入超声波清洗仪中超声15-30分钟，静置，减压抽滤，于80-100℃干燥2-3小时；
（2）在烧瓶中依次加入甲苯、去离子水、提纯后的凹凸棒土，40-50℃边搅拌边加入硅烷偶联剂，保持在20-30分钟滴加完毕，然后超声10-20分钟后，在60-65℃继续搅拌反应2-3小时；反应物减压抽滤，滤饼依次使用甲苯、无水乙醇、去离子水洗涤；
（3）向步骤（2）洗涤后的反应物滴加10-20%质量浓度的氢氧化钠溶液，调节ph至8-10，移至水热反应釜中，反应釜的填充率保持在70-80％，反应温度为160-170℃，反应时间为16-20小时，反应结束后，产物自然冷却，无水乙醇洗涤、过滤，在80-100℃下烘干，并经粉碎得到改性的凹凸棒土。
优选地，所述硅烷偶联剂选自kh-550或kh-792，用量为提纯后的凹凸棒土质量的3-8%。
优选地，所述步骤（1）去离子水的质量为凹凸棒土的20倍。
优选地，所述步骤（2）甲苯、去离子水、提纯后的凹凸棒土的质量比为20-30:5-10:1。
优选地，所述步骤（2）甲苯、无水乙醇、去离子水的洗涤次数均为两次。
优选地，所述步骤（3）氢氧化钠溶液的质量浓度为16%。
优选地，所述步骤（3）无水乙醇用量为产物质量的5-8倍。
优选地，所述步骤（3）改性后的凹凸棒土粒径为100-200目。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的凹凸棒土的硅烷偶联剂改性方法，利用偶联剂提高了凹凸棒土的比表面积，改性后的凹凸棒土对污水中重金属离子的吸附性能大大提高，节约了污水治理的成本。
（2）本发明的改性方法，硅烷偶联剂选自kh-550（γ―氨丙基三乙氧基硅烷）或kh-792（n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷），两种偶联剂中的乙氧基、甲氧基极易发生水解反应，水解生成的大量的硅羟基结构（(oh)3-si(ch2)3-nh2、(oh)3-si(ch2)3-nh-(ch2)2-nh2）具有很强的反应活性，可与凹凸棒土表面的硅羟基进一步缩合，实现对凹凸棒土的改性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对发明作进一步详细的描述。
实施例1.
一种凹凸棒土的硅烷偶联剂改性方法，包括如下步骤:
（1）凹凸棒土的提纯：取凹凸棒土粉碎成颗粒，过60-80目筛，加入凹凸棒土质量16倍的去离子水，使用恒速搅拌器搅拌，保持300-400r/min，搅拌2-4小时后，放入超声波清洗仪中超声15-30分钟，静置，减压抽滤，于80-100℃干燥2-3小时。
（2）在烧瓶中依次加入甲苯440g、去离子水160g、提纯后的凹凸棒土20g，40-50℃边搅拌边加入硅烷偶联剂kh-5500.6g，保持在20-30分钟滴加完毕，然后超声10-20分钟后，在60-65℃继续搅拌反应2-3小时；反应物减压抽滤，滤饼依次使用甲苯、无水乙醇、去离子水洗涤两次。
（3）向步骤（2）洗涤后的反应物滴加16%质量浓度的氢氧化钠溶液，调节ph至8-10，移至水热反应釜中，反应釜的填充率保持在70-80％，反应温度为160-170℃，反应时间为16-20小时，反应结束后，产物自然冷却，使用产物质量5-8倍的无水乙醇洗涤、过滤，在80-100℃下烘干，并经粉碎得到粒径为100-200目的改性凹凸棒土。
实施例2.
一种凹凸棒土的硅烷偶联剂改性方法，包括如下步骤:
（1）凹凸棒土的提纯：取凹凸棒土粉碎成颗粒，过60-80目筛，加入凹凸棒土质量20倍的去离子水，使用恒速搅拌器搅拌，保持300-400r/min，搅拌2-4小时后，放入超声波清洗仪中超声15-30分钟，静置，减压抽滤，于80-100℃干燥2-3小时。
（2）在烧瓶中依次加入甲苯500g、去离子水100g、提纯后的凹凸棒土20g，40-50℃边搅拌边加入硅烷偶联剂kh-7921g，保持在20-30分钟滴加完毕，然后超声10-20分钟后，在60-65℃继续搅拌反应2-3小时；反应物减压抽滤，滤饼依次使用甲苯、无水乙醇、去离子水洗涤两次。
（3）向步骤（2）洗涤后的反应物滴加12%质量浓度的氢氧化钠溶液，调节ph至8-10，移至水热反应釜中，反应釜的填充率保持在70-80％，反应温度为160-170℃，反应时间为16-20小时，反应结束后，产物自然冷却，使用产物质量5-8倍的无水乙醇洗涤、过滤，在80-100℃下烘干，并经粉碎得到粒径为100-200目的改性凹凸棒土。
实施例3.
一种凹凸棒土的硅烷偶联剂改性方法，包括如下步骤:
（1）凹凸棒土的提纯：取凹凸棒土粉碎成颗粒，过60-80目筛，加入凹凸棒土质量19倍的去离子水，使用恒速搅拌器搅拌，保持300-400r/min，搅拌2-4小时后，放入超声波清洗仪中超声15-30分钟，静置，减压抽滤，于80-100℃干燥2-3小时。
（2）在烧瓶中依次加入甲苯510g、去离子水136g、提纯后的凹凸棒土20g，40-50℃边搅拌边加入硅烷偶联剂kh-5501.2g，保持在20-30分钟滴加完毕，然后超声10-20分钟后，在60-65℃继续搅拌反应2-3小时；反应物减压抽滤，滤饼依次使用甲苯、无水乙醇、去离子水洗涤；其中，甲苯、去离子水、提纯后的凹凸棒土的质量比为20-30:5-10:1。
（3）向步骤（2）洗涤后的反应物滴加16%质量浓度的氢氧化钠溶液，调节ph至8-10，移至水热反应釜中，反应釜的填充率保持在70-80％，反应温度为160-170℃，反应时间为16-20小时，反应结束后，产物自然冷却，使用产物质量5-8倍的无水乙醇洗涤、过滤，在80-100℃下烘干，并经粉碎得到粒径为100-200目的改性凹凸棒土。
实施例4.
一种凹凸棒土的硅烷偶联剂改性方法，包括如下步骤:
（1）凹凸棒土的提纯：取凹凸棒土粉碎成颗粒，过60-80目筛，加入凹凸棒土质量25倍的去离子水，使用恒速搅拌器搅拌，保持300-400r/min，搅拌2-4小时后，放入超声波清洗仪中超声15-30分钟，静置，减压抽滤，于80-100℃干燥2-3小时。
（2）在烧瓶中依次加入甲苯540g、去离子水155g、提纯后的凹凸棒土20g，40-50℃边搅拌边加入硅烷偶联剂kh-7921.4g，保持在20-30分钟滴加完毕，然后超声10-20分钟后，在60-65℃继续搅拌反应2-3小时；反应物减压抽滤，滤饼依次使用甲苯、无水乙醇、去离子水洗涤两次。
（3）向步骤（2）洗涤后的反应物滴加18%质量浓度的氢氧化钠溶液，调节ph至8-10，移至水热反应釜中，反应釜的填充率保持在70-80％，反应温度为160-170℃，反应时间为16-20小时，反应结束后，产物自然冷却，使用产物质量5-8倍的无水乙醇洗涤、过滤，在80-100℃下烘干，并经粉碎得到粒径为100-200目的改性凹凸棒土。
实施例5.
一种凹凸棒土的硅烷偶联剂改性方法，包括如下步骤:
（1）凹凸棒土的提纯：取凹凸棒土粉碎成颗粒，过60-80目筛，加入凹凸棒土质量23倍的去离子水，使用恒速搅拌器搅拌，保持300-400r/min，搅拌2-4小时后，放入超声波清洗仪中超声15-30分钟，静置，减压抽滤，于80-100℃干燥2-3小时。
（2）在烧瓶中依次加入甲苯568g、去离子水125g、提纯后的凹凸棒土20g，40-50℃边搅拌边加入硅烷偶联剂kh-5500.8g，保持在20-30分钟滴加完毕，然后超声10-20分钟后，在60-65℃继续搅拌反应2-3小时；反应物减压抽滤，滤饼依次使用甲苯、无水乙醇、去离子水洗涤两次。
（3）向步骤（2）洗涤后的反应物滴加15%质量浓度的氢氧化钠溶液，调节ph至8-10，移至水热反应釜中，反应釜的填充率保持在70-80％，反应温度为160-170℃，反应时间为16-20小时，反应结束后，产物自然冷却，使用产物质量5-8倍的无水乙醇洗涤、过滤，在80-100℃下烘干，并经粉碎得到粒径为100-200目的改性凹凸棒土。
实施例6.
一种凹凸棒土的硅烷偶联剂改性方法，包括如下步骤:
（1）凹凸棒土的提纯：取凹凸棒土粉碎成颗粒，过60-80目筛，加入凹凸棒土质量17倍的去离子水，使用恒速搅拌器搅拌，保持300-400r/min，搅拌2-4小时后，放入超声波清洗仪中超声15-30分钟，静置，减压抽滤，于80-100℃干燥2-3小时。
（2）在烧瓶中依次加入甲苯590g、去离子水180g、提纯后的凹凸棒土20g，40-50℃边搅拌边加入硅烷偶联剂kh-7921.6g，保持在20-30分钟滴加完毕，然后超声10-20分钟后，在60-65℃继续搅拌反应2-3小时；反应物减压抽滤，滤饼依次使用甲苯、无水乙醇、去离子水洗涤；其中，甲苯、去离子水、提纯后的凹凸棒土的质量比为20-30:5-10:1。
（3）向步骤（2）洗涤后的反应物滴加20%质量浓度的氢氧化钠溶液，调节ph至8-10，移至水热反应釜中，反应釜的填充率保持在70-80％，反应温度为160-170℃，反应时间为16-20小时，反应结束后，产物自然冷却，使用产物质量5-8倍的无水乙醇洗涤、过滤，在80-100℃下烘干，并经粉碎得到粒径为100-200目的改性凹凸棒土。
实施例7.
吸附实验：分别取实施例1-6制备的改性凹凸棒土，对照组选用未改性的凹凸棒土，各取10g置于锥形瓶中，加入20mg/l的六价铬溶液60ml，用保鲜膜封口，震荡吸附30分钟后，倒入离心管，离心分离5分钟后，测定六价铬的浓度，并得出六价铬的吸附率。具体实验结果见下表
由上表可以看出，本发明实施例改性后的凹凸棒土与普通的凹凸棒土相比，对重金属六价铬离子的吸附率大大提高，适合用来治理重金属污染的污水。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。