一种改性凹凸棒土的制备方法

文档序号:9534497阅读:504来源:国知局
一种改性凹凸棒土的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于±壤重金属污染治理领域,更具体的说,设及一种用于去除±壤重金 属的功能分子修饰凹凸棒上改性材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 我国已经接连爆发了许多次±壤重金属污染导致农作物中重金属含量超标,进而 危害了食用运些农作物的人民的身体健康,运引起了全社会的广泛关注。由于污染源在短 时间内无法被彻底清除,而已经被污染的±壤当中,重金属也无法在短时间内自行代谢,运 在耕地紧张的我国是个严峻的问题,±壤重金属污染的治理研究刻不容缓。国家《环境保护 "十二五"规划》中明确提出,加强±壤环境的保护,推进重点地区污染场地和±壤修复。
[0003] 而目前国内外治理±壤重金属污染的方法,归结起来大致分为物理法、化学法、生 物法及生态法4大类。其中,电热电动等物理法局限性大并对±壤有一定的副作用;生物法 中最有前景的植物提取法及微生物法目前仍属于试验阶段,不易大规模推广;生态法受限 于其周期过长。化学法相比于其他方法成本较低、操作简单、效果稳定,实际中应用较为方 便。固化法、淋洗法及吸附法均属于常用的化学法,但淋洗重金属容易造成二次污染,固化 法并没有彻底去除重金属。工程修复最常见的问题就是难W从根本解决问题,而吸附法作 为一种可W解决此类问题的方法具有极大潜力,它不会破坏±壤结构、周期短、简单易行、 去除较为彻底,因而受到广泛的关注。重金属吸附就是利用某些物质较大的比表面积或者 官能团的金属亲和性,将金属吸附起来,之后再将吸附剂与重金属一起从±壤中取出另行 处理,从而达到将重金属不进入大气而从±壤中去除的方法。
[0004] 凹凸棒±是一种含水富儀侣娃酸盐粘±矿物,与蒙脱石性能较为接近,具有较大 的比表面积。凹凸棒±电镜下照片如附图1。凹凸棒±本身对重金属具有吸附作用,活化后 的凹凸棒±吸附性能更好,但仍不能够满足目前的吸附需求。凹凸棒±表面的娃醇结构又 有利于与一些功能基团相结合,所W考虑对凹凸棒±进行功能分子修饰,强化吸附性能、扩 大适用范围,W满足目前日益严峻的±壤治理需求。
[0005] 中国专利文献公开号为CN102660293A的专利公开了一种治理±壤重金属污染的 琉基-蒙脱石复合体材料及其制备方法,是将经酸活化处理的蒙脱石分散于蒸馈水中得到 蒙脱石水溶液,然后将蒙脱石水溶液与琉基络合物、乙醇、水混合溶液混合、揽拌反应后,经 过滤、洗涂、离屯、去上清液,制得琉基化蒙脱石复合体,烘干、研磨后即得琉基-蒙脱石复合 体材料。但是蒙脱石上Si元素含量较少,势必会导致所结合的琉基数量较少而影响吸附效 果,并且用于吸附的基团只有琉基一种,势必会导致吸附剂的大量使用而使成本升高。

【发明内容】

[0006] 本发明的目的为在现有技术的基础上克服现有技术的不足,提供一种能够有效吸 收±壤中的重金属,并且对现有的±壤几乎没有损害的改性凹凸棒±的制备方法。
[0007] 本发明通过W下技术方案实现上述目的:
[000引一种改性凹凸棒±的制备方法,它包括如下步骤:
[0009] (1)将凹凸棒上粉碎后过100-150目筛筛分;
[0010] (2)将筛下物与质量百分比为20%的盐酸溶液按照质量比1 : 20-100混合,在 60-80°C下恒溫揽拌至少地,然后经过滤、水洗涂、烘干,得到酸活化凹凸棒± ;
[0011] 做将酸活化凹凸棒±、溶剂及氨基化合物按照质量比1 :50 :0. 4-2混合均匀,在 室溫下揽拌1化后加热至溶剂回流并维持地W上,待混合物冷却至室溫后经过滤、乙醇洗 涂、烘干得到氨基改性凹凸棒上;
[0012] (4)将氨基改性凹凸棒±、二硫化碳及四氨巧喃按照质量比1 :0. 3-1. 5 :50混合均 匀并置于冰浴环境下,加入碱性试剂,氨基改性凹凸棒±与加入的碱性试剂的质量比为1 : 0. 5-3,之后迅速加热至回流,回流2-4h后经过滤、乙醇洗涂、干燥得到二硫代氨基甲酸基 改性凹凸棒±。
[0013] 与现有技术相比,本发明具有W下有益效果:
[0014] (1)本发明所使用的凹凸棒上本身对重金属就有比较强的吸附性,并具有极大的 比表面积,利于活性基团的载入。
[0015] (2)本发明中连接在无机矿物上的琉基、叔氨基等活性基团对多种重金属离子有 比较强的吸附作用,大大提高了材料对重金属的吸附选择性。
[001引 做本发明过程中所使用的试剂较为易得,避免了昂贵琉基化合物的使用,吸附剂 使用安全,不会产生二次污染。
[0017] (4)本发明通过将产品颗粒包裹在尼龙或者不诱钢网袋中进行吸附,也可根据场 地情况将产品制成易于回收的块状。不会影响农田的正常工作和种植。
[0018] (5)本发明提出的改性凹凸棒±作为吸附剂可重复使用,可多次再生W降低处理 成本。
【附图说明】
[001引附图1是块状凹凸棒±改性产品对Cd2\Hg2\Cr2+的吸附效果图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
[0021] 一种改性凹凸棒±的制备方法,它包括如下步骤:
[00过 (1)将凹凸棒上粉碎后过100-150目筛筛分;
[0023] (2)将筛下物与质量百分比为20%的盐酸溶液按照质量比1 : 20-100混合,在 60-80°C下恒溫揽拌至少地,然后经过滤、水洗涂、烘干,得到酸活化凹凸棒± ;
[0024] (3)将酸活化凹凸棒±、溶剂及氨基化合物按照质量比1 :50 :0. 4-2混合均匀,在 室溫下揽拌1化后加热至溶剂回流并维持地W上,待混合物冷却至室溫后经过滤、乙醇洗 涂、烘干得到氨基改性凹凸棒上;
[00巧](4)将氨基改性凹凸棒±、二硫化碳及四氨巧喃按照质量比1 :0. 3-1. 5 :50混合均 匀并置于冰浴环境下,加入碱性试剂,氨基改性凹凸棒±与加入的碱性试剂的质量比为1 : 0. 5-3。之后迅速加热至回流,回流2-4h后经过滤、乙醇洗涂、干燥得到二硫代氨基甲酸基 改性凹凸棒±。
[0026] 优选地,所述溶剂为甲苯、苯、乙醇。
[0027] 优选地,所述的步骤(3)中的回流维持在4-化。
[0028] 优选地,所述氨基化合物为3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷或者3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷 中的一种。
[0029] 优选地,所述碱性试剂为氨氧化钢、氨氧化钟或者氨化钢中的一种。
[0030] 实施例1
[0031]a)将凹凸棒±粉碎后过100目筛。
[0032]b)将筛下物与质量百分比为20%的盐酸溶液按照质量比1 : 100混合并均匀分 散,在60°C下恒溫揽拌至少地;经过滤、水洗涂、烘干,得酸活化凹凸棒±。
[0033]C)将酸活化凹凸棒±、甲苯及3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷按照质量比1 :50 :1. 2混合 均匀,在室溫下揽拌1化后加热至甲苯回流并维持地。待混合物冷却至室溫后经过滤、乙醇 洗涂、烘干得到氨基改性凹凸棒上。
[0034]d)将氨基改性凹凸棒±、二硫化碳及四氨巧喃按照质量比1 :0. 9 :50混合均匀并 置于冰浴环境下,加入氨氧化钢,氨基改性凹凸棒±与加入的氨氧化钢的质量比为1 :2。迅 速加热至回流,回流化后经过滤、乙醇洗涂、干燥得到二硫代氨基甲酸基改性凹凸棒±。
[0035] 采用本方法制备的改性凹凸棒±对±壤中重金属去除效果测试
[0036] 取污染±壤,测试污染±壤中重金属含量:C(T:16. 2mg/kg、Hg2+:3. 6mg/kg、Cr2+: :M0. 7mg/kg、As2+:56. 9mg/kg、Pb2+:412. 2mg/kg、Cu2+:191. 3mg/kg、化 2+:386. 5mg/kg。
[0037] 将上述制备的改性凹凸棒±与污染±壤混合对±壤重金属的吸附效果检测进行, 具体步骤如下:
[0038] 称取4份质量均为化g的上述污染±壤,标记为A、B、C、D。D为空白的污染±壤。 向A、B、C中分别均匀加入lOg酸活化凹凸棒±、lOg氨基改性凹凸棒±产品、lOg二硫代氨 基甲酸基改性凹凸棒±产品,将上述Ξ种凹凸棒±和±壤分别混合均匀,淋入适量的水,保 证±壤含水率为25% -40%。另外,D中也淋入等量的水。保持30天,30天后测±壤重金 属浸出量,测量结果见下表:
[0039]
[0040] 从上表可W看出:Ξ种凹凸棒±均对±壤中重金属有吸附效果,其中二硫代氨基 甲酸基改性凹凸棒±产品吸附效果最好。而在各个重金属中,对Cd2\Hg2\&2+吸附效果较 好。对化2+及Pb2+虽然吸附比例不大,但是吸附容量很高,适用于运两种重金属含量不高的 上壤中。
[00川 实施例2
[0042] (1)二硫代氨基甲酸基吸附剂制备
[0043] a)将凹凸棒±粉碎后过120目筛。
[0044]b)将筛下物与质量百分比为20%的盐酸溶液按照质量比1 : 60混合并均匀分 散,在70°C下恒溫揽拌至少地;经过滤、水洗涂、烘干,得酸活化凹凸棒±。
[0045] C)将酸活化凹凸棒±、苯及3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷按照质量比1 :50 :0. 8混合均 匀,在室溫下揽拌1化后加热至苯回流并维持化。待混合物冷却至室溫后经过滤、乙醇洗 涂、烘干得到氨基改性凹凸棒上。
[0046]d)将氨基改性凹凸棒±、二硫化碳及四氨巧喃按照质量比1 :0. 6 :50混合均匀并 置于冰浴环境下,加入氨化钢,氨基改性凹凸棒±与加入的氨化钢的质量比为1 :1。迅速加 热至
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