專利名稱：一種陽-非離子有機(jī)膨潤土廢水處理材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陽-非離子有機(jī)膨潤土廢水處理材料的制備方法。
背景技術(shù)：
膨潤土是以蒙脫石(Montmorillonite)為主要礦物的粘土巖。蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸鹽礦物，由兩個硅氧四面體中間夾一個鋁(鎂)氧(氫氧)八面體組成，屬于2∶1型的三層粘土礦物。晶層間距離為0.96～2.14nm，這些納米片層團(tuán)聚在一起，形成幾百納米到幾微米的粘土顆粒。由于膨潤土表面硅氧結(jié)構(gòu)極強(qiáng)的親水性及層間陽離子的水解，未經(jīng)改性的膨潤土吸附處理有機(jī)污染物的性能非常差。季銨鹽陽離子表面活性劑可通過離子交換作用進(jìn)入膨潤土的層間，顯著改變了膨潤土的二維納米結(jié)構(gòu)的尺寸，層間由親水性變?yōu)槭杷?，吸附機(jī)理由表面吸附變?yōu)榉峙渥饔脼橹鳎饺コ杏袡C(jī)污染物的效率比原土高幾十到幾百倍。有機(jī)膨潤土可廣泛用來作為廢物填埋的防滲添加材料、油庫的有機(jī)粘土礦物防滲墻，有效地阻止有機(jī)污染物的遷移，或者用于工業(yè)廢水中有機(jī)污染物的處理等。近年來，有機(jī)膨潤土在廢水處理及污染環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用已成為國內(nèi)外環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域研究的熱點。
研究發(fā)現(xiàn)，季銨鹽陽離子表面活性劑可通過離子交換作用進(jìn)入膨潤土的層間，非離子表面活性劑可以通過氫鍵作用吸附到膨潤土表面。而且一定濃度的陽離子表面活性劑可以促進(jìn)非離子表面活性劑在膨潤土表面的吸附。膨潤土表面經(jīng)過陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑的共同改性，其有機(jī)碳含量大大提高，對水中有機(jī)污染物的分配作用顯著增強(qiáng)，進(jìn)一步促進(jìn)水中有機(jī)物在膨潤土表面的吸附。陽-非離子有機(jī)膨潤土可以廣泛應(yīng)用于難降解有機(jī)廢水處理、廢物填埋防滲添加材料、油庫的有機(jī)粘土礦物防滲墻等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種陽-非離子有機(jī)膨潤土廢水處理材料的制備方法。方法的步驟為1)將干燥、粉碎的20～100目膨潤土原土投入陽離子表面活性劑和非離子混合表面活性劑溶液中，膨潤土原土用量與混合表面活性劑溶液比例為1∶5～1∶100；2)在50～80℃水浴中攪拌2～24小時；
3)產(chǎn)物經(jīng)過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾干后，在60～90℃下烘干，再在105℃下活化30min～5小時；4)研磨，過100目篩，制得一系列的陽-非離子有機(jī)膨潤土。
本發(fā)明的優(yōu)點是用陽離子和非離子混合表面活性劑按一定的配比改性膨潤土，陽離子表面活性劑的存在提高了非離子表面活性劑在膨潤土表面的吸附，使得陽-非離子有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量高于相應(yīng)的陽離子有機(jī)膨潤土和非離子有機(jī)膨潤土有機(jī)碳含量的總和。有機(jī)膨潤土對水中有機(jī)污染物的吸附作用包括表面吸附和分配作用。分配作用的大小和有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量呈正相關(guān)。陽-非離子有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量大大提高，對水中有機(jī)污染物的分配作用顯著增強(qiáng)，能夠更有效地去除水中的有機(jī)污染物。
具體實施例方式
實施例1在1000ml圓底燒瓶中，加入40g膨潤土(陽離子交換容量為104.5meq/100g)和400ml陽離子表面活性劑溴化十六烷基三甲基銨(CTMAB)和非離子表面活性劑辛基酚聚氧乙烯醚(Triton X-100)混合表面活性劑溶液，CTMAB和TritonX-100的投加量按照膨潤土的陽離子交換量計算(60CTMAB表示交換膨潤土60％陽離子交換容量所需的CTMAB的量，20Triton X-100表示交換膨潤土20％陽離子交換容量所需的Triton X-100的量)，在65℃水浴中攪拌2h，產(chǎn)物經(jīng)過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾干后，在80℃下烘干，再在105℃下活化1h，經(jīng)研磨，過100目篩，制得60CTMAB/20Triton X-100陽-非離子有機(jī)膨潤土。
LECO CS-344碳硫測定儀測定60CTMAB/20Triton X-100陽-非有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量為19.6％，高于相應(yīng)的60CTMAB單陽離子有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量13.0％和20Triton X-100單非離子有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量3.67％的總和。
在100ml碘量瓶中，分別加入60CTMAB/20Triton X-100陽-非有機(jī)膨潤土，濃度20～100mg/L的硝基苯溶液20ml，經(jīng)振蕩、離心，用紫外分光光度法測定其平衡濃度，計算硝基苯的去除率。從

圖1陽-非有機(jī)膨潤土對水中硝基苯的吸附優(yōu)于單非離子有機(jī)膨潤土和單陽離子有機(jī)膨潤土的加和，如60CTMAB/20TX-100＞60CTMAB+20TX-100。將60CTMAB/20TX-100陽-非有機(jī)膨潤土用于20mg/L硝基苯廢水處理，去除率為85％。
實施例2在1000ml圓底燒瓶中，加入20g膨潤土(陽離子交換容量為104.5meq/100g)和400ml陽離子表面活性劑溴化十六烷基三甲基銨(CTMAB)和非離子表面活性劑辛基酚聚氧乙烯醚(Triton X-100)混合表面活性劑溶液，CTMAB和TritonX-100的投加量按照膨潤土的陽離子交換量計算(20CTMAB表示交換膨潤土20％陽離子交換容量所需的CTMAB的量，20Triton X-100表示交換膨潤土20％陽離子交換容量所需的Triton X-100的量)，在65℃水浴中攪拌24h，產(chǎn)物經(jīng)過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾干后，在80℃下烘干，再在105℃下活化5h，經(jīng)研磨，過100目篩，制得20CTMAB/20Triton X-100陽-非離子有機(jī)膨潤土。
LECO CS-344碳硫測定儀測定20CTMAB/20Triton X-100陽-非有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量為9.94％，高于相應(yīng)的20CTMAB單陽離子有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量4.37％和20Triton X-100單非離子有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量3.67％的總和。將20CTMAB/20TX-100陽-非有機(jī)膨潤土用于20mg/L硝基苯廢水處理，去除率為30％。
實施例3在1000ml圓底燒瓶中，加入40g膨潤土(陽離子交換容量為104.5meq/100g)和400ml陽離子表面活性劑溴化十六烷基三甲基銨(CTMAB)和非離子表面活性劑硬脂醇聚氧乙烯醚(Brij78)混合表面活性劑溶液，CTMAB和Brij78的投加量按照膨潤土的陽離子交換量計算(60CTMAB表示交換膨潤土60％陽離子交換容量所需的CTMAB的量，20Brij78表示交換膨潤土20％陽離子交換容量所需的Brij78的量)，在65℃水浴中攪拌2h，產(chǎn)物經(jīng)過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾干后，在80℃下烘干，再在105℃下活化1h，經(jīng)研磨，過100目篩，制得60CTMAB/20Brij78陽-非離子有機(jī)膨潤土。
LECO CS-344碳硫測定儀測定60CTMAB/20Brij78陽-非有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量為18.6％，高于相應(yīng)的60CTMAB單陽離子有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量13.0％和20Brij78單非離子有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量3.52％的總和。將60CTMAB/20Brij78陽-非有機(jī)膨潤土用于20mg/L硝基苯廢水處理，去除率為80％。
實施例4在1000ml圓底燒瓶中，加入40g膨潤土(陽離子交換容量為104.5meq/100g)和400ml陽離子表面活性劑溴化十六烷基三甲基銨(CTMAB)和非離子表面活性劑聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸脂(Tween20)混合表面活性劑溶液，CTMAB和Tween20的投加量按照膨潤土的陽離子交換量計算(60CTMAB表示交換膨潤土60％陽離子交換容量所需的CTMAB的量，10Tween20表示交換膨潤土10％陽離子交換容量所需的Tween20的量)，在65℃水浴中攪拌2h，產(chǎn)物經(jīng)過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾干后，在80℃下烘干，再在105℃下活化5h，經(jīng)研磨，過100目篩，制得60CTMAB/10Tween20陽-非離子有機(jī)膨潤土。
LECO CS-344碳硫測定儀測定60CTMAB/10Tween20陽-非有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量為16.3％，高于相應(yīng)的60CTMAB單陽離子有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量13.0％和10Tween20單非離子有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量1.68％的總和。將60CTMAB/10Tween20陽-非有機(jī)膨潤土用于20mg/L硝基苯廢水處理，去除率為75％。
實施例5在1000ml圓底燒瓶中，加入40g膨潤土(陽離子交換容量為104.5meq/100g)和400ml陽離子表面活性劑溴化十二烷基三甲基銨(DTMAB)和非離子表面活性劑硬脂醇聚氧乙烯醚(Brij78)混合表面活性劑溶液，DTMAB和Brij78的投加量按照膨潤土的陽離子交換量計算(60DTMAB表示交換膨潤土60％陽離子交換容量所需的DTMAB的量，20Brij78表示交換膨潤土20％陽離子交換容量所需的Brij78的量)，在65℃水浴中攪拌2h，產(chǎn)物經(jīng)過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾干后，在80℃下烘干，再在105℃下活化1h，經(jīng)研磨，過100目篩，制得60DTMAB/20Brij78陽-非離子有機(jī)膨潤土。
LECO CS-344碳硫測定儀測定60DTMAB/20Brij78陽-非有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量為14.5％，高于相應(yīng)的60DTMAB單陽離子有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量9.86％和20Brij78單非離子有機(jī)膨潤土的有機(jī)碳含量3.52％的總和。將60DTMAB/20Brij78陽-非有機(jī)膨潤土用于20mg/L硝基苯廢水處理，去除率為62％。
權(quán)利要求
1.一種陽-非離子有機(jī)膨潤土廢水處理材料及其制備方法，其特征在于方法的步驟為1)將干燥、粉碎的20～100目膨潤土原土投入陽離子表面活性劑和非離子混合表面活性劑溶液中，膨潤土原土用量與混合表面活性劑溶液比例為1∶5～1∶100；2)在50～80℃水浴中攪拌2～24小時；3)產(chǎn)物經(jīng)過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾干后，在60～90℃下烘干，再在105℃下活化30min～5小時；4)研磨，過100目篩，制得一系列的陽-非離子有機(jī)膨潤土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陽-非離子有機(jī)膨潤土廢水處理材料的制備方法，其特征在于所述的季銨鹽陽離子表面活性劑為十二～十八烷基季銨鹽陽離子表面活性劑，加入量為膨潤土原土的陽離子交換容量的20％～100％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陽-非離子有機(jī)膨潤土廢水處理材料的制備方法，其特征在于所述的非離子表面活性劑為辛基酚聚氧乙烯醚、硬脂醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸脂中的一種，加入量為為膨潤土原土的陽離子交換容量的5％～40％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陽-非離子有機(jī)膨潤土廢水處理材料的制備方法，其特征在于所說的膨潤土原土用量與混合表面活性劑溶液比例為1∶10～1∶50。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陽－非離子有機(jī)膨潤土廢水處理材料及其制備方法。本發(fā)明設(shè)計的廢水處理材料是由膨潤土、陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑所構(gòu)成。具體制備方法為將干燥、粉碎過20～100目篩的膨潤土原土倒入一定配比的混合表面活性劑溶液中，在50～80℃水浴中攪拌2～24h，產(chǎn)物經(jīng)過濾，用蒸餾水洗滌2次，濾干后，在60～90℃下烘干，再在105℃下活化30min～5h，經(jīng)研磨，過100目篩，制得陽－非離子有機(jī)膨潤土。本發(fā)明所制備的陽－非離子有機(jī)膨潤土對水中有機(jī)污染物的吸附能力顯著增強(qiáng)，可以在廢水處理、廢物填埋防滲添加材料、油庫的有機(jī)粘土礦物防滲墻中的推廣使用。
文檔編號B01J20/10GK1554474SQ20031012277
公開日2004年12月15日 申請日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者朱利中, 葛淵數(shù) 申請人:浙江大學(xué)