一種新型的復(fù)合污水處理吸附劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種新型的復(fù)合污水處理吸附劑的制備方法，其包括：第一步，制備采用樹枝狀季銨鹽四聚表面活性劑進(jìn)行表面改性的凹凸棒石粘土粉體；第二步，制備納米氧化錳懸浮液；第三步，制備高鐵酸鉀；第四步，將第一步至第三步制備的產(chǎn)物復(fù)合制備復(fù)合污水處理劑。該復(fù)合污水處理劑利用凹凸棒石粘土、納米氧化錳和高鐵酸鉀各自的去污特點，聯(lián)合應(yīng)用，通過相互彌補，協(xié)同作用，大大提高了對工業(yè)污水的去污能力。
【專利說明】一種新型的復(fù)合污水處理吸附劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種新型的改性凹凸棒石粘土 -納米氧化錳-高鐵酸鉀復(fù)合污水處理吸附劑的制備方法。
[0002]【背景技術(shù)】
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各地的化工廠越來越多，工業(yè)污水的處理成為各界關(guān)注的熱點，目前，工業(yè)廢水處理常用技術(shù)有活性炭吸附，沸石交換等。活性炭因其價格昂貴、再生復(fù)雜等特點，難以大規(guī)模使用。天然凹凸棒石粘土是自然界中廣泛存在的一種硅酸鹽粘土礦物，具有特殊的八面體結(jié)構(gòu)和較高的陽離子交換和物理吸附能力，其具有層鏈狀的微結(jié)構(gòu)，纖維細(xì)長，孔道多，表面積較大，一般情況下呈現(xiàn)土狀、塊狀，具有較強的吸水性和較低的雨水膨脹性，濕潤后具有一定的粘性和較好的可塑性。凹凸棒石粘土由于其特殊的地質(zhì)環(huán)境，具有廣泛的應(yīng)用，近年來越來越被關(guān)注。
[0003]目前，國內(nèi)對凹凸棒石粘土的開發(fā)和應(yīng)用，尤其是利用其優(yōu)異的性能改進(jìn)改性方面并不完善。利用凹凸棒石粘土進(jìn)行工業(yè)污水處理是凹凸棒石粘土應(yīng)用的一個重要方面，污水排放造成的環(huán)境污染越來越值得反思，利用凹凸棒石粘土進(jìn)行污水處理不僅是經(jīng)濟和技術(shù)問題，更是環(huán)保問題，我國凹凸棒石粘土的儲量大，品位高，利用凹凸棒石粘土處理工業(yè)污水對我們國家來說具有重大而深遠(yuǎn)的意義。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型的表面改性的凹凸棒石粘土-納米氧化錳復(fù)合污水處理吸附劑，利用凹凸棒石粘土、納米氧化錳和高鐵酸鉀各自的去污特點，聯(lián)合應(yīng)用，通過相互彌補，協(xié)同作用，大大提高了對工業(yè)污水的去污能力。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種新型的復(fù)合污水處理吸附劑的制備方法，通過將凹凸棒石粘土進(jìn)行改性并復(fù)合其他吸附成分制備而成。
[0006]本發(fā)明還提供了一種新型的復(fù)合污水處理吸附劑的制備方法，其包括:
第一步，制備采用樹枝狀季銨鹽四聚表面活性劑進(jìn)行表面改性的凹凸棒石粘土粉體； 第二步，制備納米氧化錳懸浮液；
第三步，制備高鐵酸鉀；
第四步，將第一步至第三步制備的產(chǎn)物復(fù)合制備復(fù)合污水處理劑。
[0007]其中，所述樹枝狀季銨鹽四聚表面活性劑的制備方法具體為:在裝有冷凝管的250ml三口燒瓶中，加入無水乙醇40ml,乙二胺4.5g,室溫進(jìn)行磁力攪拌，以10滴/min加入環(huán)氧氯丙烷34.7g，滴加完畢后回流反應(yīng)4h。減壓蒸餾后得到四聚表面活性劑中間體，為淡黃色半透明粘稠液體，取該中間體20g，以體積比為1:1的無水乙醇和去離子水混合溶液40ml為溶劑，再滴加7.9gN, N- 二甲基十二烷基叔胺，升溫至80°C，反應(yīng)lh，減壓蒸餾，重結(jié)晶，真空干燥獲得白色粉末狀固體即為樹枝狀季銨鹽四聚表面活性劑。
[0008]其中，所述第一步具體為將凹凸棒石粘土加入到去離子水中，攪拌30min?lh，之后升溫至30°C?50°C，加入所述制備的樹枝狀季銨鹽四聚表面活性劑，攪拌反應(yīng)5?10h，過濾，洗滌，干燥、粉碎，獲得改性的凹凸棒石粘土粉體。[0009]其中，所述第二步具體為在25°C的溫度下，在超聲波的作用下，將40ml濃度為
0.lml/L的高錳酸鉀溶液緩慢滴加到裝有4ml濃度為1.5mol/L醋酸錳溶液的錐形瓶中，滴加完畢后繼續(xù)超聲5?10 min。將反應(yīng)得到的棕黃色二氧化錳懸浮液8000 r/min高速離心,棄去上清液,去離子水洗至中性,加入43.5mL去離子水制成MnO2懸浮液，質(zhì)量濃度約為20g/L，0?4 °C保存，備用。
[0010]其中，所述第三步具體為:稱取6.0g九水合硝酸鐵(Fe(NO3)3* 9H20)，氫氧化鈉3.0g，在冰浴中，向20ml次氯酸鈉(NaClO)中加入氫氧化鈉固體，攪拌至固體完全溶解，繼續(xù)加入氫氧化鈉至飽和，繼續(xù)攪拌0.5h,然后分多次、少量加入九水合硝酸鐵(Fe (NO3)3.9H20)，控制反應(yīng)溫度在25°C，不斷攪拌1.5h，溶液逐漸變?yōu)樯钭霞t色，表明有Na2FeO4生成，在攪拌下，加入固體氫氧化鈉再次達(dá)到飽和，再繼續(xù)攪拌0.5h溶液變的粘稠，離心，抽濾，得到Na2FeO4溶液；
保持溶液溫度為25°C，加入飽和的氫氧化鉀溶液，攪拌15min，有紫黑色沉淀生成，抽濾，得到高鐵酸鉀粗品，將粗品用3mol/L的氫氧化鉀溶液溶解，加入飽和的氫氧化鉀溶液，放入冰浴中冷卻，有固體洗出，抽濾，濾渣用環(huán)己烷除去水，再用無水乙醇洗滌除去堿，最后用乙醚除去乙醇和水，60°C真空干燥，置于有硅膠吸水劑的真空干燥器中干燥，獲得高鐵酸鉀。
[0011]其中，所述第四步具體為將第一步制備的表面改性的凹凸棒石粘土粉體與蒸餾水按照質(zhì)量比1:10的比例混合，配置成懸浮液，倒入三口燒瓶中，再按比例加入第二步制備的納米氧化錳懸浮液和第三步制備的高鐵酸鉀，以200r/min的速度攪拌，85°C恒溫攪拌3h后，產(chǎn)物經(jīng)抽濾、洗滌3次，于110°C干燥I h后，放入馬弗爐350°C煅燒3 h，獲得復(fù)合污水處理劑。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明提供的復(fù)合污水處理吸附劑將凹凸棒石粘土、納米氧化錳和高鐵酸鉀制備成復(fù)合制劑，利用凹凸棒石粘土、納米氧化錳和高鐵酸鉀各自的去污特點，聯(lián)合應(yīng)用，通過相互彌補，協(xié)同作用，大大提高了對工業(yè)污水的去污能力。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為凹凸棒石粘土原樣、表面改性后的凹凸棒石粘土和本發(fā)明制備的復(fù)合污水處理劑的XRD圖，圖中A代表凹凸棒石粘土原樣、B代表表面改性后的凹凸棒石粘土、C代表本發(fā)明制備的復(fù)合污水處理劑；
圖2為凹凸棒石粘土原樣、表面改性后的凹凸棒石粘土和本發(fā)明制備的復(fù)合污水處理劑的IR圖，圖中A代表凹凸棒石粘土原樣、B代表表面改性后的凹凸棒石粘土、C代表本發(fā)明制備的復(fù)合污水處理劑。
【具體實施方式】
[0014]凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石(attapulgite)為主要組分的一種粘土礦物。凹凸棒石為一種晶質(zhì)水合鎂鋁硅酸鹽礦物，具有獨特的層鏈狀結(jié)構(gòu)特征，在其結(jié)構(gòu)中存在晶格置換，幫晶體中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶體呈針狀，纖維狀或纖維集合狀。凹凸棒石具有獨特的分散、耐高溫、抗鹽堿等良好的膠體性質(zhì)和較高的吸附脫色能力。并具有一定的可塑性及粘結(jié)力，其理想的化學(xué)分子式為=Mg5Si8O2tl(OH)2(OH2)4.4H20，具有介于鏈狀結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)之間的中間結(jié)構(gòu)。無論是在吸附過程中，還是在污水處理中，凹凸棒石粘土都可以再生，它耗能少，對環(huán)境保護(hù)非常有利。
[0015]由于凹凸棒石粘土是天然的，因此或多或少存在一些局限性，采用有機物質(zhì)進(jìn)行改性可以很大程度上改善凹凸棒石粘土的這些缺陷，本發(fā)明為處理污水中的雜質(zhì)，采用有機物質(zhì)對凹凸棒石粘土進(jìn)行改性，改善其交替性能和吸附性能，處理后的凹凸棒石粘土成為一種有機-無機復(fù)合物，分子量很大的有機基團代替了凹凸棒石粘土原先的陽離子，同時，凹凸棒石粘土的顆粒表面會吸附有機物質(zhì)，晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部會嵌入有機物，代替原來的結(jié)晶水，使凹凸棒石粘土的疏水性大大增強，提聞了吸附有機污染物的性能，達(dá)到提聞污水處理的效率。
【權(quán)利要求】
1.一種新型的復(fù)合污水處理吸附劑的制備方法，其特征在于:通過將凹凸棒石粘土進(jìn)行改性并復(fù)合其他吸附成分制備而成。
2.一種新型的復(fù)合污水處理吸附劑的制備方法，其特征在于，包括: 第一步，制備采用樹枝狀季銨鹽四聚表面活性劑進(jìn)行表面改性的凹凸棒石粘土粉體； 第二步，制備納米氧化錳懸浮液； 第三步，制備高鐵酸鉀； 第四步，將第一步至第三步制備的產(chǎn)物復(fù)合制備復(fù)合污水處理劑。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合污水處理吸附劑的制備方法，其特征在于:所述樹枝狀季銨鹽四聚表面活性劑的制備方法具體為:在裝有冷凝管的250ml三口燒瓶中，加入無水乙醇40ml，乙二胺4.5g，室溫進(jìn)行磁力攪拌，以10滴/min加入環(huán)氧氯丙烷34.7g，滴加完畢后回流反應(yīng)4h，減壓蒸餾后得到四聚表面活性劑中間體，為淡黃色半透明粘稠液體，取該中間體20g，以體積比為1:1的無水乙醇和去離子水混合溶液40ml為溶劑，再滴加7.9gN, N- 二甲基十二烷基叔胺，升溫至80°C，反應(yīng)lh，減壓蒸餾，重結(jié)晶，真空干燥獲得白色粉末狀固體即為樹枝狀季銨鹽四聚表面活性劑。
4.如權(quán)利要求2或3所述的復(fù)合污水處理吸附劑的制備方法，其特征在于:所述第一步具體為將凹凸棒石粘土加入到去離子水中，攪拌30min~lh，之后升溫至30°C~50°C，加入所述制備的樹枝狀季銨鹽四聚表面活性劑，攪拌反應(yīng)5~10h，過濾，洗滌，干燥、粉碎，獲得改性的凹凸棒石粘土粉體。
5.如權(quán)利要求2至4所述的復(fù)合污水處理吸附劑的制備方法，其特征在于:所述第二步具體為在25°C的溫度下，在超聲波的作用下，將40ml濃度為0.lml/L的高錳酸鉀溶液緩慢滴加到裝有4ml濃度為1.5mol/L醋酸錳溶液的錐形瓶中，滴加完畢后繼續(xù)超聲5~10min,將反應(yīng)得到的棕黃色二氧化猛懸浮液8000 r/min高速離心,棄去上清液,去離子水洗至中性，加入43.5mL去離子水制成MnO2懸浮液，質(zhì)量濃度約為20g/L，O~4 °C保存，備用。
6.如權(quán)利要求2至5所述的復(fù)合污水處理吸附劑的制備方法，其特征在于:所述第三步具體為，稱取6.0g九水合硝酸鐵(Fe (NO3) 3.9H20)，氫氧化鈉3.0g,在冰浴中，向20ml次氯酸鈉(NaClO)中加入氫氧化鈉固體，攪拌至固體完全溶解，繼續(xù)加入氫氧化鈉至飽和，繼續(xù)攪拌0.5h，然后分多次、少量加入九水合硝酸鐵(Fe (NO3) 3.9Η20)，控制反應(yīng)溫度在25°C，不斷攪拌1.5h，溶液逐漸變?yōu)樯钭霞t色，表明有Na2FeO4生成，在攪拌下，加入固體氫氧化鈉再次達(dá)到飽和，再繼續(xù)攪拌0.5h溶液變的粘稠，離心，抽濾，得到Na2FeO4溶液； 保持溶液溫度為25°C，加入飽和的氫氧化鉀溶液，攪拌15min，有紫黑色沉淀生成，抽濾，得到高鐵酸鉀粗品，將粗品用3mol/L的氫氧化鉀溶液溶解，加入飽和的氫氧化鉀溶液，放入冰浴中冷卻，有固體洗出，抽濾，濾渣用環(huán)己烷除去水，再用無水乙醇洗滌除去堿，最后用乙醚除去乙醇和水，60°C真空干燥，置于有硅膠吸水劑的真空干燥器中干燥，獲得高鐵酸鉀。
7.如權(quán)利要求2至6所述的復(fù)合污水處理吸附劑的制備方法，其特征在于:所述第四步具體為將第一步制備的表面改性的凹凸棒石粘土粉體與蒸餾水按照質(zhì)量比1:10的比例混合，配置成懸浮液，倒入三口燒瓶中，再按比例加入第二步制備的納米氧化錳懸浮液和第三步制備的高鐵酸鉀，以200r/min的速度攪拌，85°C恒溫攪拌3 h后，產(chǎn)物經(jīng)抽濾、洗滌3次，于110°C干燥1 h后，放入馬弗爐350°C煅燒3 h，獲得復(fù)合污水處理劑。
【文檔編號】B01J20/12GK103949203SQ201410179972
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】宋時衡 申請人:明光市恒大棒粉廠