一种凹土/海藻酸钠复合型重金属吸附剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及环境治理领域，具体涉及一种重金属吸附剂及其制备方法。首先采用氨基硅烷偶联剂对凹凸棒土粉体进行改性，得到硅烷偶联剂改性的凹凸棒土；再分散于戊二醛溶液中，充分搅拌后得到戊二醛改性的凹凸棒土；将海藻酸钠的酸溶液滴加到上述戊二醛改性的凹凸棒土的悬浮液中，加热充分反应后得到海藻酸钠接枝交联的凹凸棒土重金属吸附材料。本发明通过共价键的方式将海藻酸钠接枝交联到凹凸棒土表面，在使用过程中海藻酸钠不易脱落。
【专利说明】
一种凹土 /海藻酸钠复合型重金属吸附剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及环境治理领域，具体涉及一种重金属吸附剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着全球经济和社会的发展，环境污染日益严重，其中工业废水作为主要的环境 污染源，是长期以来困扰世界各国的一大难题。工业废水中的重金属离子具有强烈的致癌、 致畸、致突变效应，对人体健康和生态环境构成了严重的威胁，因此严格控制重金属废水的 污染至关重要。
[0003] 传统的重金属废水处理方法主要有化学沉淀法、离子交换法、膜分离法等，这些方 法通常存在投资大、能耗高、操作费用高、易产生二次污染等问题，应用受到限制。吸附法是 利用吸附剂吸附水中的污染物，从而净化废水的方法，具有操作简单、快速有效的特点，得 到广泛的应用。如何得到价格低廉、吸附能力强、吸附选择性高的吸附剂，已经成为研究开 发的热点。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种重金属离子的吸附材料，组分包括凹凸棒土、海藻酸铵，且凹凸棒 土和海藻酸铵通过化学键连接，
[0005] 本发明还提供了一种上述吸附材料的制备方法，具体步骤为：
[0006] (1)将凹凸棒土粉体分散于有机溶剂中，分散均匀后滴加氨基硅烷偶联剂，70~ 100°C反应6~IOh;反应结束后过滤，真空干燥，得到硅烷偶联剂改性的凹凸棒土，
[0007] 其中，凹凸棒土粉体与有机溶剂的质量比为1: 10~1:30，
[0008] 有机溶剂为甲苯或二甲苯，
[0009] 滴加的氨基硅烷偶联剂与凹凸棒土粉体的质量比为1:1，
[0010] 氨基硅烷偶联剂为γ -氨丙基三乙氧基硅烷、γ -氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-β-(氨乙 基）-T-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙 基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ -氨丙基甲基二乙氧基硅烷或γ -氨丙基甲基二甲氧基硅 烧；
[0011] (2)将步骤（1)中得到的改性凹凸棒土分散于戊二醛溶液中，充分搅拌后过滤、洗 涤，真空干燥，得到戊二醛改性的凹凸棒土，
[0012] 其中，戊二醛溶液的溶质质量分数为5%，
[0013] 加入的改性凹凸棒土与戊二醛溶液的质量比为1:10~1:25，
[0014] 搅拌温度为30~40°C;
[0015] (3)将海藻酸钠加入到酸性溶液中并搅拌，得到海藻酸钠的酸溶液;将步骤(2)中 得到的戊二醛改性的凹凸棒土配成悬浮液;将海藻酸钠的酸溶液滴加到戊二醛改性的凹凸 棒土的悬浮液中，滴加完毕后搅拌并加热至30~45°C，反应3~5h，离心分离，充分洗涤，除 去未共价交联的海藻酸钠，得到海藻酸钠接枝交联的凹凸棒土重金属吸附材料，
[0016]其中，酸性溶液为溶质质量分数为1%的醋酸溶液，海藻酸钠在其酸溶液中含量为 0·5~1·5g/100ml，
[0017]戊二醛改性的凹凸棒土在其悬浮液中的浓度为1~2g/lOOml，
[0018] 滴加时，控制海藻酸钠与戊二醛改性的凹凸棒土的重量比为1:1~1: 2。
[0019] 本发明的有益效果在于:本发明基于戊二醛的作用，通过共价键的方式将海藻酸 钠接枝交联到凹凸棒土表面，两者结合力强，在使用过程中海藻酸钠不易从载体表面脱落 而自由团聚，对重金属污染体现出良好的吸附性能。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1
[0021 ] (I)IOg凹凸棒土分散于IOOmL甲苯中，超声分散30min，搅拌条件下，滴加 IOg γ -氨 丙基三乙氧基硅烷，滴加完后，加热至70°C，反应10h，反应结束后过滤，真空干燥，即得硅烷 偶联剂改性凹凸棒土；
[0022] (2)将步骤（1)中得到的改性凹凸棒土分散在150mL溶质质量分数为5 %的戊二醛 溶液中，30°C反应3h后，过滤，去离子水多次洗涤后，真空干燥，即得戊二醛改性的凹凸棒 土；
[0023] (3)将海藻酸钠加入到溶质质量分数为1 %的醋酸溶液中并搅拌3小时，得到海藻 酸钠的酸溶液，其中海藻酸钠的含量为〇. 5g/lOOml，
[0024]将步骤(2)中得到的戊二醛改性的凹凸棒土配成浓度为lg/100ml的悬浮液，
[0025]按照海藻酸钠与戊二醛改性的凹凸棒土的重量比为1:1，将海藻酸钠的酸溶液滴 加到戊二醛改性的凹凸棒土的悬浮液中，滴加完毕后搅拌并加热至30°C，反应5h，离心分 离，充分洗涤，得到海藻酸钠接枝交联的凹凸棒土重金属吸附材料。
[0026] 实施例2
[0027] (I)IOg凹凸棒土分散于200mL甲苯中，超声分散20min，搅拌条件下，滴加 IOg γ -氨 丙基三甲氧基硅烷，滴加完后，加热至80°C，反应8h，反应结束后过滤，真空干燥，即得硅烷 偶联剂改性凹凸棒土；
[0028] (2)将步骤（1)中得到的改性凹凸棒土分散在IOOmL溶质质量分数为5 %的戊二醛 溶液中，30°C反应4h后，过滤，去离子水多次洗涤后，真空干燥，即得戊二醛改性的凹凸棒 土；
[0029] (3)将海藻酸钠加入到溶质质量分数为1 %的醋酸溶液中并搅拌3小时，得到海藻 酸钠的酸溶液，其中海藻酸钠的含量为I g/1 OOml，
[0030] 将步骤(2)中得到的戊二醛改性的凹凸棒土配成浓度为1.5g/100ml的悬浮液， [0031]按照海藻酸钠与戊二醛改性的凹凸棒土的重量比为1:1.5,将海藻酸钠的酸溶液 滴加到戊二醛改性的凹凸棒土的悬浮液中，滴加完毕后搅拌并加热至40°C，反应4h，离心分 离，充分洗涤，得到海藻酸钠接枝交联的凹凸棒土重金属吸附材料。
[0032] 实施例3
[0033] (I)IOg凹凸棒土分散于250mL甲苯中，超声分散20min，搅拌条件下，滴加 IOg Ν-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，滴加完后，加热至90°C，反应7h，反应结束后过滤， 真空干燥，即得硅烷偶联剂改性凹凸棒土；
[0034] (2)将步骤（I)中得到的改性凹凸棒土分散在200mL溶质质量分数为5%的戊二醛 溶液中，30°C反应3h后，过滤，去离子水多次洗涤后，真空干燥，即得戊二醛改性的凹凸棒 土；
[0035] (3)将海藻酸钠加入到溶质质量分数为1 %的醋酸溶液中并搅拌3小时，得到海藻 酸钠的酸溶液，其中海藻酸钠的含量为I g/1 OOml，
[0036] 将步骤(2)中得到的戊二醛改性的凹凸棒土配成浓度为lg/100ml的悬浮液，
[0037]按照海藻酸钠与戊二醛改性的凹凸棒土的重量比为1:1.5,将海藻酸钠的酸溶液 滴加到戊二醛改性的凹凸棒土的悬浮液中，滴加完毕后搅拌并加热至35°C，反应4h，离心分 离，充分洗涤，得到海藻酸钠接枝交联的凹凸棒土重金属吸附材料。
[0038] 对比实施例1
[0039] (I)IOg凹凸棒土分散于200mL甲苯中，超声分散20min，搅拌条件下，滴加 IOg γ -氨 丙基三甲氧基硅烷，滴加完后，加热至80°C，反应8h，反应结束后过滤，真空干燥，即得硅烷 偶联剂改性凹凸棒土；
[0040] (2)将海藻酸钠加入到溶质质量分数为1 %的醋酸溶液中并搅拌3小时，得到海藻 酸钠的酸溶液，其中海藻酸钠的含量为I g/1 OOml，
[0041] 将步骤(1)中得到的改性凹凸棒土配成浓度为1.5g/100ml的悬浮液，
[0042]按照海藻酸钠与改性凹凸棒土的重量比为1:1.5,将海藻酸钠的酸溶液滴加到改 性凹凸棒土的悬浮液中，滴加完毕后搅拌并加热至40°C，反应4h，离心分离，充分洗涤，得到 海藻酸钠改性的凹凸棒土重金属吸附材料。
[0043]取上述各实施例、对比例中的复合吸附剂各0.5g，加入到IL的重金属铜离子浓度 为0.1g/L的水中，于室温(25°C)下吸附Ih后，检测溶液中剩余铜离子的浓度并计算出吸附 量，具体检测数据如表1所示：
[0044]表 1
【主权项】
1. 一种凹土 /海藻酸钠复合重金属吸附剂，其特征在于:所述的吸附剂组分包括凹凸棒 土、海藻酸铵，且凹凸棒土和海藻酸铵通过化学键连接。2. 如权利要求1所述的凹土 /海藻酸钠复合重金属吸附剂的制备方法，其特征在于:所 述制备方法的步骤为， (1) 将凹凸棒土粉体分散于有机溶剂中，分散均匀后滴加氨基硅烷偶联剂，70~IOOtC 反应6~IOh;反应结束后过滤，真空干燥，得到硅烷偶联剂改性的凹凸棒土； (2) 将步骤（1)中得到的改性凹凸棒土分散于戊二醛溶液中，充分搅拌后过滤、洗涤，真 空干燥，得到戊二醛改性的凹凸棒土； (3) 将海藻酸钠加入到酸性溶液中并搅拌，得到海藻酸钠的酸溶液;将步骤(2)中得到 的戊二醛改性的凹凸棒土配成悬浮液;将海藻酸钠的酸溶液滴加到戊二醛改性的凹凸棒土 的悬浮液中，滴加完毕后搅拌并加热至30~45°C，反应3~5h，离心分离，充分洗涤，得到海 藻酸钠接枝交联的凹凸棒土重金属吸附材料。3. 如权利要求2所述的凹土 /海藻酸钠复合重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：步 骤（1)中所述的有机溶剂为甲苯或二甲苯，凹凸棒土粉体与有机溶剂的质量比为1:10~1: 30 〇4. 如权利要求2所述的凹土 /海藻酸钠复合重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：步 骤（1)中所述的氨基硅烷偶联剂为γ -氨丙基三乙氧基硅烷、γ -氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-(β-氨 乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二甲氧基 硅烷，滴加的氨基硅烷偶联剂与凹凸棒土粉体的质量比为1:1。5. 如权利要求2所述的凹土 /海藻酸钠复合重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：步 骤(2)中所述的戊二醛溶液的溶质质量分数为5%。6. 如权利要求2所述的凹土 /海藻酸钠复合重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：步 骤(2)中，加入的改性凹凸棒土与戊二醛溶液的质量比为1:10~1:25。7. 如权利要求2所述的凹土 /海藻酸钠复合重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：步 骤(3)中所述的酸性溶液为溶质质量分数为1%的醋酸溶液，海藻酸钠在所述酸溶液中含量 为0.5~1.5g/100ml。8. 如权利要求2所述的凹土 /海藻酸钠复合重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：步 骤(3)中，戊二醛改性的凹凸棒土在其悬浮液中的浓度为1~2g/lOOml。9. 如权利要求2所述的凹土 /海藻酸钠复合重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：步 骤(3)中，滴加时，控制海藻酸钠与戊二醛改性的凹凸棒土的重量比为1:1~1:2。
【文档编号】B01J20/24GK105921125SQ201610432403
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】万怀新, 蔡沐芳, 彭勇刚, 郑先进
【申请人】江苏麦阁吸附剂有限公司