一種適用于水體重金屬污染的凹凸棒修復(fù)材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于水體重金屬污染的凹凸棒修復(fù)材料的制備方法，包括如下具體步驟：將凹凸棒石磨碎過(guò)篩后加入鹽酸溶液酸化，用雙?(γ?三乙氧基硅基丙基)四硫化物KH?858硅烷偶聯(lián)劑改性該酸活化凹凸棒石，并將該硅烷偶聯(lián)劑改性的凹凸棒石加入到聚丙烯腈溶液中制得聚丙烯腈/凹凸棒復(fù)合膜。本發(fā)明方法制備的水體重金屬修復(fù)材料，通過(guò)酸化處理使得凹凸棒晶體比表面增加，有效提高了吸附能力；通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑改性形成新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同時(shí)將有機(jī)改性凹凸棒石加入到聚丙烯腈溶液中制成聚丙烯腈/凹凸棒復(fù)合膜，可以有效吸附水體中的重金屬。
【專利說(shuō)明】
一種適用于水體重金屬污染的凹凸棒修復(fù)材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于水體污染治理領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于水體重金屬污染的凹凸棒修復(fù)材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨廢水排出的重金屬，即使?jié)舛刃?，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝類體表吸附，產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成公害。水體中金屬有利或有害不僅取決于金屬的種類、理化性質(zhì)，而且還取決于金屬的濃度及存在的價(jià)態(tài)和形態(tài)，即使有益的金屬元素濃度超過(guò)某一數(shù)值也會(huì)有劇烈的毒性，使動(dòng)植物中毒，甚至死亡。金屬有機(jī)化合物(如有機(jī)汞、有機(jī)鉛、有機(jī)砷、有機(jī)錫等)比相應(yīng)的金屬無(wú)機(jī)化合物毒性要強(qiáng)得多；可溶態(tài)的金屬又比顆粒態(tài)金屬的毒性要大。
[0003]凹凸棒石又稱坡縷石或坡縷縞石，是一種具鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽粘土礦物。其結(jié)構(gòu)屬2:1型粘土礦物。在每個(gè)2:1單位結(jié)構(gòu)層中，四面體晶片角頂隔一定距離方向顛倒，形成層鏈狀。在四面體條帶間形成與鏈平行的通道，通道中充填沸石水和結(jié)晶水。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種適用于水體重金屬污染的凹凸棒修復(fù)材料的制備方法，通過(guò)對(duì)酸化的凹凸棒石中加入雙_( T -三乙氧基硅基丙基)四硫化物KH-858硅烷偶聯(lián)劑改性，并將有機(jī)改性凹凸棒石加入到聚丙烯腈溶液中制成聚丙烯腈/凹凸棒復(fù)合膜，可以有效吸附水體中的重金屬。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種適用于水體重金屬污染的凹凸棒修復(fù)材料的制備方法，包括如下具體步驟:
[0007]步驟(I)、將凹凸棒石磨碎過(guò)篩，得到凹凸棒粉末；
[0008]步驟(2)、將所述步驟(I)中的凹凸棒粉末加入鹽酸溶液酸化，固液比為1:1.5，水浴震蕩一定時(shí)間，得到酸化凹凸棒溶液；
[0009]步驟(3)、將所述步驟(2)中的酸化凹凸棒溶液離心后取沉淀真空干燥得到酸化凹凸棒粉末；
[0010]步驟(4)、將所述步驟(3)中得到的酸化凹凸棒粉末加入到雙-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物ΚΗ-858硅烷偶聯(lián)劑溶液中，放置于電熱套中加熱至溶液沸騰后恒溫反應(yīng)4h，停止加熱，之后將該溶液真空抽濾后烘干得到有機(jī)改性凹凸棒顆粒；
[0011]步驟(5)、將聚丙烯腈粉末溶解在二甲基亞砜中配置成聚丙烯腈溶液，聚丙烯腈濃度為12%，在聚丙烯腈溶液中加入所述步驟(4)中得到的偶聯(lián)劑改性凹凸棒粉末得到聚丙烯腈/凹凸棒溶液，該改性凹凸棒濃度為5 %，用刮刀將聚丙烯腈/凹凸棒溶液在玻璃板上均勻涂成厚為50-80μπι的膜，80 °C下將該玻璃板放置于真空烘箱中烘干24-48h，之后將該膜洗滌烘干，制備出聚丙烯腈/凹凸棒復(fù)合膜。
[0012]進(jìn)一步地，所述步驟(I)中使用180目篩過(guò)濾。
[0013]進(jìn)一步地，所述步驟(2)中蒸餾水中加入濃度為37%的濃鹽酸配置成5mol/L的鹽酸溶液，所述步驟(2)中水浴溫度為40°C，水浴震蕩時(shí)間為3-5h。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟(3)中離心溫度為40°C，離心轉(zhuǎn)速為9000g，離心時(shí)間為20min。
[0015]進(jìn)一步地，所述步驟(4)中甲苯溶液中加入雙-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物ΚΗ-858配置成硅烷偶聯(lián)劑溶液，其中，硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-858與所述步驟(3)中得到的酸化凹凸棒粉末的質(zhì)量比為1:5.5。
[0016]進(jìn)一步地，所述步驟(4)中烘干溫度為105°C，烘干時(shí)間為4h。
[0017]進(jìn)一步地，所述步驟(5)中用超純水洗滌3-5次，所述步驟(5)中烘干溫度為50-80°C，烘干時(shí)間為24h。
[0018]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0019]本發(fā)明方法制備的水體重金屬修復(fù)材料，通過(guò)酸化處理使得凹凸棒晶體比表面增加，有效提高了吸附能力;硅烷偶聯(lián)劑在水解時(shí)可以產(chǎn)生大量硅羥基，這些硅羥基可以和凹凸棒石表面硅羥基產(chǎn)生縮合，或者硅烷偶聯(lián)劑的硅羥基自身縮合，覆蓋于凹凸棒石表面，改性其表面形態(tài)和性質(zhì)，形成新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同時(shí)將有機(jī)改性凹凸棒石加入到聚丙烯腈溶液中制成聚丙烯腈/凹凸棒復(fù)合膜，可以有效吸附水體中的重金屬。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]實(shí)施例1
[0022]步驟(I)、將凹凸棒石磨碎過(guò)180目篩，得到凹凸棒粉末；
[0023]步驟(2)、蒸餾水中加入濃度為37%的濃鹽酸配置成5mol/L的鹽酸溶液，將步驟(I)中的凹凸棒粉末加入鹽酸溶液酸化，固液比為1: 1.5，40°C水浴震蕩3h，得到酸化凹凸棒溶液；
[0024]步驟(3)、將步驟(2)中的酸化凹凸棒溶液于400C，9000g下離心20min，取沉淀真空干燥得到酸化凹凸棒粉末；
[0025]步驟(4)、甲苯溶液中加入雙-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物ΚΗ-858配置成硅烷偶聯(lián)劑溶液，倒入燒瓶中，其中，硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-858與步驟(3)中得到的酸化凹凸棒粉末的質(zhì)量比為1:5.5;
[0026]將步驟(3)中得到的酸化凹凸棒粉末加入到硅烷偶聯(lián)劑溶液中，將燒瓶放置于電熱套中加熱至溶液沸騰后恒溫反應(yīng)4h，停止加熱；
[0027]將經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑改性的凹凸棒粉末溶液真空抽濾后放置于105°C烘箱中烘干4h得到有改性凹凸棒顆粒；
[0028]步驟(5)、將聚丙烯腈粉末溶解在二甲基亞砜中配置成聚丙烯腈溶液，聚丙烯腈濃度為12%，在聚丙烯腈溶液中加入偶聯(lián)劑改性凹凸棒粉末得到聚丙烯腈/凹凸棒溶液，該改性凹凸棒濃度為5%，用刮刀將聚丙烯腈/凹凸棒溶液在玻璃板上均勻涂成厚為80μπι的膜，80 °C下將該玻璃板放置于真空烘箱中烘干24h;
[0029]將該膜從玻璃板下取下，用超純水洗滌5次，放入50°C烘箱中烘干24h，制備出聚丙烯腈/凹凸棒復(fù)合膜。
[0030]實(shí)施例2
[0031 ] 步驟(I)、將凹凸棒石磨碎過(guò)180目篩，得到凹凸棒粉末；
[0032]步驟(2)、蒸餾水中加入濃度為37%的濃鹽酸配置成5mol/L的鹽酸溶液，將步驟(I)中的凹凸棒粉末加入鹽酸溶液酸化，固液比為1: 1.5，40°C水浴震蕩5h，得到酸化凹凸棒溶液；
[0033]步驟(3)、將步驟(2)中的酸化凹凸棒溶液于400C，9000g下離心20min，取沉淀真空干燥得到酸化凹凸棒粉末；
[0034]步驟(4)、甲苯溶液中加入雙-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物ΚΗ-858配置成硅烷偶聯(lián)劑溶液，倒入燒瓶中，其中，硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-858與步驟(3)中得到的酸化凹凸棒粉末的質(zhì)量比為1:5.5;
[0035]將步驟(3)中得到的酸化凹凸棒粉末加入到硅烷偶聯(lián)劑溶液中，將燒瓶放置于電熱套中加熱至溶液沸騰后恒溫反應(yīng)4h，停止加熱；
[0036]將經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑改性的凹凸棒粉末溶液真空抽濾后放置于105°C烘箱中烘干4h得到有改性凹凸棒顆粒；
[0037]步驟(5)、將聚丙烯腈粉末溶解在二甲基亞砜中配置成聚丙烯腈溶液，聚丙烯腈濃度為12%，在聚丙烯腈溶液中加入偶聯(lián)劑改性凹凸棒粉末得到聚丙烯腈/凹凸棒溶液，該改性凹凸棒濃度為5%，用刮刀將聚丙烯腈/凹凸棒溶液在玻璃板上均勻涂成厚為50μπι的膜，80 °C下將該玻璃板放置于真空烘箱中烘干48h;
[0038]將該膜從玻璃板下取下，用超純水洗滌3次，放入80°C烘箱中烘干24h，制備出聚丙烯腈/凹凸棒復(fù)合膜。
[0039]實(shí)施例3
[0040]步驟(I)、將凹凸棒石磨碎過(guò)180目篩，得到凹凸棒粉末；
[0041]步驟(2)、蒸餾水中加入濃度為37%的濃鹽酸配置成5mol/L的鹽酸溶液，將步驟(I)中的凹凸棒粉末加入鹽酸溶液酸化，固液比為1: 1.5，40°C水浴震蕩4h，得到酸化凹凸棒溶液；
[0042]步驟(3)、將步驟(2)中的酸化凹凸棒溶液于400C，9000g下離心20min，取沉淀真空干燥得到酸化凹凸棒粉末；
[0043]步驟(4)、甲苯溶液中加入雙-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物ΚΗ-858配置成硅烷偶聯(lián)劑溶液，倒入燒瓶中，其中，硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-858與步驟(3)中得到的酸化凹凸棒粉末的質(zhì)量比為1:5.5;
[0044]將步驟(3)中得到的酸化凹凸棒粉末加入到硅烷偶聯(lián)劑溶液中，將燒瓶放置于電熱套中加熱至溶液沸騰后恒溫反應(yīng)4h，停止加熱；
[0045]將經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑改性的凹凸棒粉末溶液真空抽濾后放置于105°C烘箱中烘干4h得到有改性凹凸棒顆粒；
[0046]步驟(5)、將聚丙烯腈粉末溶解在二甲基亞砜中配置成聚丙烯腈溶液，聚丙烯腈濃度為12%，在聚丙烯腈溶液中加入偶聯(lián)劑改性凹凸棒粉末得到聚丙烯腈/凹凸棒溶液，該改性凹凸棒濃度為5%，用刮刀將聚丙烯腈/凹凸棒溶液在玻璃板上均勻涂成厚為65μπι的膜，80°C下將該玻璃板放置于真空烘箱中烘干36h;
[0047]將該膜從玻璃板下取下，用超純水洗滌4次，放入65°C烘箱中烘干24h，制備出聚丙烯腈/凹凸棒復(fù)合膜。
[0048]本發(fā)明方法制備的水體重金屬修復(fù)材料，通過(guò)酸化處理使得凹凸棒晶體比表面增加，有效提高了吸附能力;硅烷偶聯(lián)劑在水解時(shí)可以產(chǎn)生大量硅羥基，這些硅羥基可以和凹凸棒石表面硅羥基產(chǎn)生縮合，或者硅烷偶聯(lián)劑的硅羥基自身縮合，覆蓋于凹凸棒石表面，改性其表面形態(tài)和性質(zhì)，形成新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同時(shí)將有機(jī)改性凹凸棒石加入到聚丙烯腈溶液中制成聚丙烯腈/凹凸棒復(fù)合膜，可以有效吸附水體中的重金屬。
[0049]以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明所作的舉例和說(shuō)明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于水體重金屬污染的凹凸棒修復(fù)材料的制備方法，其特征在于包括如下具體步驟: 步驟(I)、將凹凸棒石磨碎過(guò)篩，得到凹凸棒粉末； 步驟(2)、將所述步驟(I)中的凹凸棒粉末加入鹽酸溶液酸化，固液比為1:1.5，水浴震蕩一定時(shí)間，得到酸化凹凸棒溶液； 步驟(3)、將所述步驟(2)中的酸化凹凸棒溶液離心后取沉淀真空干燥得到酸化凹凸棒粉末； 步驟(4)、將所述步驟(3)中得到的酸化凹凸棒粉末加入到雙-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物ΚΗ-858硅烷偶聯(lián)劑溶液中，放置于電熱套中加熱至溶液沸騰后恒溫反應(yīng)4h，停止加熱，之后將該溶液真空抽濾后烘干得到有機(jī)改性凹凸棒顆粒； 步驟(5)、將聚丙烯腈粉末溶解在二甲基亞砜中配置成聚丙烯腈溶液，聚丙烯腈濃度為12%，在聚丙烯腈溶液中加入所述步驟(4)中得到的偶聯(lián)劑改性凹凸棒粉末得到聚丙烯腈/凹凸棒溶液，該改性凹凸棒濃度為5%，用刮刀將聚丙烯腈/凹凸棒溶液在玻璃板上均勻涂成厚為50-80μπι的膜，80 °C下將該玻璃板放置于真空烘箱中烘干24-48h，之后將該膜洗滌烘干，制備出聚丙烯腈/凹凸棒復(fù)合膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于水體重金屬污染的凹凸棒修復(fù)材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中使用180目篩過(guò)濾。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于水體重金屬污染的凹凸棒修復(fù)材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中蒸餾水中加入濃度為37%的濃鹽酸配置成5mol/L的鹽酸溶液，所述步驟(2)中水浴溫度為40 0C，水浴震蕩時(shí)間為3-5h。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于水體重金屬污染的凹凸棒修復(fù)材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中離心溫度為40°C，離心轉(zhuǎn)速為9000g，離心時(shí)間為20min。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于水體重金屬污染的凹凸棒修復(fù)材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中甲苯溶液中加入雙-(γ -三乙氧基硅基丙基)四硫化物ΚΗ-858配置成硅烷偶聯(lián)劑溶液，其中，硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-858與所述步驟(3)中得到的酸化凹凸棒粉末的質(zhì)量比為1:5.5。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于水體重金屬污染的凹凸棒修復(fù)材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中烘干溫度為105°C，烘干時(shí)間為4h。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于水體重金屬污染的凹凸棒修復(fù)材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中用超純水洗滌3-5次，所述步驟(5)中烘干溫度為50-80°C，烘干時(shí)間為24h。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK105944697SQ201610497485
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】秦月琴, 任飛, 孫忠偉, 明桂林, 吳海東, 王前, 張傳琦, 牛杏杏, 王贊, 王代飛
【申請(qǐng)人】安徽金聯(lián)地礦科技有限公司