一种AlCe复合柱撑粘土的制备方法与流程

本发明属于粘土制备方法
技术领域：
，涉及一种AlCe复合柱撑粘土的制备方法。
背景技术：
：粘土作为吸附材料具有来源广泛、价格便宜、容易再生并且有较高的稳定性，且其具有大的层间距、较高的比表面积以及良好的阳离子交换性等优势而被广泛应用于环境污染治理领域。但是由于组成结构蒙脱石表面硅氧结构带负电荷及层间阳离子易水解，使得阴离子和亲油性的污染物难于有效处理。因而需要对膨润土进行改性。常见的改性方法多为无机改性、有机改性以及无机-有机复合改性。针对无机改性膨润土，多为羟基金属阳离子改性膨润土，如羟基铝、羟基铁、羟基铬等，这些改性金属单一，不能更好的提高改性粘土的层间距和比表面积，对于一些特殊场合也不能很好的提高粘土的结构稳定性。技术实现要素：本发明的目的是提供一种AlCe复合柱撑粘土的制备方法，解决了现有制备方法中粘土层间距小和比表面积低的问题。本发明所采用的技术方案是，一种AlCe复合柱撑粘土的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1.按质量比为1.5:100分别称取天然钠基粘土与蒸馏水，将称取的天然钠基粘土添加到蒸馏水中，以150～250r/min的速率进行振荡4～5h，使粘土分散，吸水膨胀，得到溶液a；步骤2.将AlCl3溶液和Ce(NO3)3溶液混合，得到混合液d；步骤3.在温度为60℃～80℃的环境下，以50～100r/min的速率边搅拌，边将NaOH溶液滴加到混合液d中，其中NaOH溶液与混合液d的摩尔比为2.4～2.8：1，反应2～3h，得到AlCe交联剂b液；步骤4.在温度为40℃～60℃的环境下，以50～100r/min的速率边搅拌，边将AlCe交联剂b液滴加至溶液a中，其中，AlCe交联剂b液中所含Al与Ce的物质的量的和与溶液a中所含天然钠基粘土的质量的比为8～20mmol：1g，反应3～5h，得到混合液c；步骤5.采用真空泵对步骤4中得到的混合液c进行减压抽滤，用蒸馏水洗涤沉淀至无CL-，100～120℃烘干，研磨即得AlCe复合柱撑粘土。本发明的特点还在于，步骤3中NaOH溶液浓度为1～2mol/L，混合液d的浓度为4～5mol/L。混合液d中Al与Ce的摩尔比为2.5～5：1。本发明的有益效果是，采用本发明的一种AlCe复合柱撑粘土的制备方法制备的黏土其复合粘土的比表面积和层间距尺寸有效改善了，同时提高了粘土的吸附性能。附图说明图1是钠基粘土、Al柱撑粘土以及AlCe复合柱撑粘土的XRD谱图；图2是AlCe复合柱撑粘土的N2吸附脱附等温曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本发明的一种AlCe复合柱撑粘土的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1.按质量比为1.5:100分别称取天然钠基粘土与蒸馏水，将称取的天然钠基粘土添加到蒸馏水中，以150～250r/min的速率进行振荡4～5h，使粘土分散，吸水膨胀，得到溶液a；步骤2.将AlCl3溶液和Ce(NO3)3溶液混合，得到混合液d；步骤3.在温度为60℃～80℃的环境下，以50～100r/min的速率边搅拌，边将NaOH溶液滴加到混合液d中，其中NaOH溶液与混合液d的摩尔比为2.4～2.8：1，反应2～3h，得到AlCe交联剂b液；步骤4.在温度为40℃～60℃的环境下，以50～100r/min的速率边搅拌，边将AlCe交联剂b液滴加至溶液a中，其中，AlCe交联剂b液中所含Al与Ce的物质的量的和与溶液a中所含天然钠基粘土的质量的比为8～20mmol：1g，反应3～5h，得到混合液c；步骤5.采用真空泵对步骤4中得到的混合液c进行减压抽滤，用蒸馏水洗涤沉淀至无Cl-，100～120℃烘干，研磨即得AlCe复合柱撑粘土。步骤3中NaOH溶液浓度为1～2mol/L，混合液d的浓度为4～5mol/L。混合液d中Al与Ce的摩尔比为2.5～5：1。图1是钠基粘土、Al柱撑粘土和AlCe复合柱撑粘土的XRD谱图，从图1可以看出AlCe复合柱撑粘土特征衍射峰位置发生左移，2θ减小，其余处的衍射峰位置基本保持一致，说明AlCe复合柱撑粘土和钠基粘土相比，层间距得到有效增大，但结构未发生变化。图2是为AlCe柱撑粘土的N2吸附脱附等温曲线，从图2可以看出，AlCe柱撑粘土的吸附类型属于Ⅱ类等温曲线，即在低压力段吸附曲线呈凸形，固体表面对气体分子的吸附力远大于气体分子之间的吸附力时，即第一层吸附比后面吸附要强烈的多，逐渐单分子层吸附达到饱和，随着相对压力的增加，开始形成多吸附层，吸附量逐渐增加，直至达到饱和蒸汽压时吸附层数达到无穷。实施例1：本发明的一种AlCe复合柱撑粘土的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1.按质量比为1.5:100分别称取天然钠基粘土与蒸馏水，将称取的天然钠基粘土添加到蒸馏水中，以150r/min的速率进行振荡4h，使粘土分散，吸水膨胀，得到溶液a；步骤2.将AlCl3溶液和Ce(NO3)3溶液混合，得到混合液d，其中混合液d中Al与Ce的摩尔比为2.5：1；步骤3.在温度为60℃的环境下，以50r/min的速率边搅拌，边将浓度为1mol/L的NaOH溶液滴加到浓度为4mol/L的混合液d中，其中NaOH溶液与混合液d的摩尔比为2.4：1，反应2h，得到AlCe交联剂b液；步骤4.在温度为40℃的环境下，以50r/min的速率边搅拌，边将AlCe交联剂b液滴加至溶液a中，其中，AlCe交联剂b液中所含Al与Ce的物质的量的和与溶液a中所含天然钠基粘土的质量的比为8mmol：1g，反应3h，得到混合液c；步骤5.采用真空泵对步骤3中得到的混合液c进行减压抽滤，用蒸馏水洗涤沉淀至无Cl-，100℃烘干，研磨即得AlCe复合柱撑粘土。表1吸附剂比表面积(m2/g)总孔体积(cm3/g)平均孔径(nm)钠基粘土34.0080.00714.719羟基铝改性117.560.0443.451AlCe柱撑粘土219.5800.0174.601表1是钠基粘土、Al柱撑粘土和AlCe复合柱撑粘土的比表面积、总孔体积和平均孔径，分别对应实施例1的实验结果。从表中可以看出钠基粘土经AlCe复合改性后，其比表面积和总孔体积有较大提高，平均孔径减少，说明AlCe复合柱撑粘土的吸附性能将增大。图2结合表1中数据表明AlCe柱撑粘土总比表面积增大且孔径变小，说明复合改性后的粘土孔道变窄，孔隙率增多，由改性前的大孔变为改性后的微孔。实施例2本发明的一种AlCe复合柱撑粘土的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1.按质量比为1.5:100分别称取天然钠基粘土与蒸馏水，将称取的天然钠基粘土添加到蒸馏水中，以200r/min的速率进行振荡4.5h，使粘土分散，吸水膨胀，得到溶液a；步骤2.将AlCl3溶液和Ce(NO3)3溶液混合，得到混合液d，其中混合液d中Al与Ce的摩尔比为3.75：1；步骤3.在温度为70℃的环境下，以75r/min的速率边搅拌，边将浓度为1.5mol/L的NaOH溶液缓慢滴加到浓度为4.5mol/L的混合液d中，其中NaOH溶液与混合液d的摩尔比为2.6：1，反应2.5h，得到AlCe交联剂b液；步骤4.在温度为50℃的环境下，以75r/min的速率边搅拌，边将AlCe交联剂b液缓慢滴加至溶液a中，其中，AlCe交联剂b液中所含Al与Ce的物质的量的和与溶液a中所含天然钠基粘土的质量的比为14mmol：1g，反应4h，得到混合液c；步骤5.采用真空泵对步骤3中得到的混合液c进行减压抽滤，用蒸馏水洗涤沉淀至无Cl-，110℃烘干，研磨即得AlCe复合柱撑粘土。表2是钠基粘土、Al柱撑粘土和AlCe复合柱撑粘土的比表面积、总孔体积和平均孔径，分别对应实施例2的实验结果。从表中可以看出钠基粘土经AlCe复合改性后，其比表面积和总孔体积有较大提高，平均孔径减少，说明AlCe复合柱撑粘土的吸附性能将增大。表2吸附剂比表面积(m2/g)总孔体积(cm3/g)平均孔径(nm)钠基粘土34.0080.00714.719羟基铝改性118.450.0463.492AlCe柱撑粘土220.350.0184.721实施例3本发明的一种AlCe复合柱撑粘土的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1.按质量比为1.5:100分别称取天然钠基粘土与蒸馏水，将称取的天然钠基粘土添加到蒸馏水中，以250r/min的速率进行振荡5h，使粘土分散，吸水膨胀，得到溶液a；步骤2.将AlCl3溶液和Ce(NO3)3溶液混合，得到混合液d，其中混合液d中Al与Ce的摩尔比为5：1；步骤3.在温度为80℃的环境下，以100r/min的速率边搅拌，边将浓度为2mol/L的NaOH溶液缓慢滴加到浓度为5mol/L的混合液d中，其中NaOH溶液与混合液d的摩尔比为2.8：1，反应3h，得到AlCe交联剂b液；步骤4.在温度为60℃的环境下，以100r/min的速率边搅拌，边将AlCe交联剂b液缓慢滴加至溶液a中，其中，AlCe交联剂b液中所含Al与Ce的物质的量的和与溶液a中所含天然钠基粘土的质量的比为20mmol：1g，反应5h，得到混合液c；步骤5.采用真空泵对步骤3中得到的混合液c进行减压抽滤，用蒸馏水洗涤沉淀至无Cl-，120℃烘干，研磨即得AlCe复合柱撑粘土。表3是钠基粘土、Al柱撑粘土和AlCe复合柱撑粘土的比表面积、总孔体积和平均孔径，分别对应实施例3的实验结果。从表中可以看出钠基粘土经AlCe复合改性后，其比表面积和总孔体积有较大提高，平均孔径减少，说明AlCe复合柱撑粘土的吸附性能将增大。表3吸附剂比表面积(m2/g)总孔体积(cm3/g)平均孔径(nm)钠基粘土34.0080.00714.719羟基铝改性117.980.0453.462AlCe柱撑粘土221.790.01874.834当前第1页1 2 3