利用溶剂热反应转变凹凸棒石颜色的方法
【专利摘要】本发明提供了一种利用溶剂热反应转变凹凸棒石颜色的方法，是将酸处理后的砖红色凹凸棒石黏土按固液质量比1:25～1:200搅拌分散于二甲亚砜溶剂中，于120～200℃的条件下反应4～48h，离心分离，烘干，即得到米白色凹凸棒石。本发明通过二甲亚砜中S=O基团与凹凸棒石的相互作用，通过与凹凸棒石骨架中三价铁的作用，实现凹凸棒石色泽的转变。同时铁价态的转换改变了凹凸棒石的结构电荷，从而提高了凹凸棒石黏土吸附能力，为我国储量丰富的砖红色凹凸棒石黏土的应用开辟了新途径。另外，本发明工艺简单，易于控制，对设备要求不高，成本低，有利于工业化生产。
【专利说明】利用溶剂热反应转变凹凸棒石颜色的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用溶剂热反应转变凹凸棒石颜色的方法，尤其涉及一种利用二甲亚砜溶剂热反应使砖红色凹凸棒石转变为米白色凹凸棒石的方法，属于纳米硅酸盐材料深加工和制备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]凹凸棒石黏土是一种含水富镁铝的层状硅酸盐矿物，由于具有独特的棒晶形貌、微孔孔道、较大的比表面积和良好的吸附性能等优点，近年来已在精细化工、复合材料、功能载体、石油化工和环保等诸多领域得到了应用。我国最早在苏皖两省找到了大型优质凹凸捧石黏土矿床，后来陆续在甘肃、四川、贵州、河南、山西、内蒙、湖北、河北和云南等地陆续发现了一批矿床(点)，矿产资源前景非常可观。其中，近年来甘肃探明的凹凸捧石黏土矿储量有4亿吨之多。但是，凹凸棒石在成矿过程中，由于Mg2+的缺乏导致八面体层中Mg2+占据的位置有较大部分空缺或为Al3+、Fe3+或Fe2+所占据，而大量Fe3+的占据使凹凸棒石呈现砖红色。苏皖两省的凹凸捧石黏土中凹凸捧石的含量相对较高，同时颜色为白色或米白色，因研究开发较为系统，目前已形成产业群。而其它地区的凹凸捧石黏土矿没有规模应用，除凹凸捧石的含量相对不高外，主要是凹凸捧石黏土矿的色泽较深，吸附能力较弱，不利于产品的开发。
[0003]为了改善凹凸捧石黏土的色泽，CN101423673首先将天然凹凸捧石黏土在水相中进行分散处理，制备出纳米凹凸捧石分散液，然后以TiCl4为原料制备出纳米二氧化钛聚集体，再将纳米二氧化钛聚集体与纳米凹凸捧石进行复合，利用反应过程中四氯化钛水解产生的盐酸溶解出凹凸捧石 中的铁元素，最后使用草酸钠来络合除铁。CN102660158A还利用氢氧化铝和硅酸铝协同增白改性白云石/凹凸捧石。这些方法固然可以起到凹凸捧石增白的效果，但没有从凹凸捧石结构本身进行增白。因而探索新的增白方法，对我国储量丰富的砖红色凹凸捧石黏土的利用具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种利用溶剂热反应转变凹凸棒石黏土颜色的方法，为砖红色凹凸捧石黏土的利用开辟新的途径。
[0005]本发明利用溶剂热反应转变凹凸棒石颜色的方法，是将酸处理后的砖红色凹凸棒石黏土按1:25~1:200的质量/体积比搅拌分散于二甲亚砜溶剂中，于120~200°C的条件下反应4~48h，离心分离，烘干，即得到米白色凹凸棒石。
[0006]本发明利用二甲亚砜中的S=O基团，在高压环境条件下实现S=O基团与凹凸棒石的相互作用，通过与凹凸棒石骨架中三价铁的作用，实现凹凸棒石色泽的转变。同时铁价态的转换改变了凹凸棒石的结构电荷，从而提高了凹凸棒石黏土吸附能力。实验测定，本发明转变颜色后的米白色凹凸棒石黏土对亚甲基兰的吸附容量提高了 2倍以上。
[0007]砖红色凹凸棒石黏土的酸处理工艺为:将粉碎的砖红色凹凸棒石黏土按1:10~1:50的质量/体积比分散在质量浓度I~10%的酸溶液(硫酸或盐酸)中，搅拌I~4h，过200目筛除去杂质；离心分离后用水洗涤至pH=5~6，烘干，粉碎即得。酸处理的作用是:一方面分解凹凸棒石黏土伴生的碳酸盐等杂质；另一方面可进一步疏通凹凸棒石黏土的孔道，有利于凹凸棒石与二甲亚砜的相互作用。
[0008]所用的二甲亚砜溶剂可循环使用，可降低生产成本。
[0009]综上所述，本发明通过二甲亚砜溶剂热反应，在实现砖红色凹凸棒石向白色凹凸棒石的转变的同时，有效提高了凹凸棒石的吸附能力，为我国储量丰富的砖红色凹凸棒石黏土的应用开辟了新途径。另外，本发明工艺简单，易于控制，对设备要求不高，成本低，有利于工业化生产。
【具体实施方式】
[0010]下面通过具体实施例对本发明溶剂热反应转变凹凸棒石黏土颜色的方法作进一步说明。
[0011]实施例1
在搅拌条件下，将20g砖红色凹凸棒石黏土分散在200mL质量浓度为5%的硫酸溶液中，搅拌2h后过200目筛除去石英砂等杂质；离心分离后用水洗涤至pH=6，然后在105°C下烘4h，粉碎，过200目筛，得到酸处理凹凸棒石黏土。
[0012]将酸处理凹凸棒石黏土分散在600 mL 二甲亚砜中，搅拌30min，分散均匀后置于IL高压反应釜中，在温度为180°C下反应12 h，自然降温后离心分离，然后在105°C下烘4h，即得到米白色凹凸棒石。
[0013]实施例2
在搅拌条件下，将15g砖红色凹凸棒石黏土分散在200mL质量浓度为10%的硫酸溶液中，搅拌2h后过200目筛除去石英砂等杂质；离心分离后用水洗涤至pH=5，然后在105°C下烘4h，粉碎，过200目筛，得到酸处理凹凸棒石黏土。
[0014]将酸处理凹凸棒石黏土分散在600 mL 二甲亚砜中，搅拌30 min，分散均匀后置于I L高压反应釜中，在温度为160 °C下反应24 h，自然降温后，离心分离，在105°C下烘4h后，即得到米白色凹凸棒石。
实施例3
在搅拌条件下，将15g砖红色凹凸棒石黏土分散在200mL质量浓度为10%的盐酸溶液中，搅拌2h后过200目筛除去石英砂等杂质，经离心分离后用水洗涤至pH值=6，然后在105°C下烘4h后粉碎过200目筛，得到酸处理凹凸棒石黏土。
[0015]将酸处理凹凸棒石黏土分散在600 mL 二甲亚砜中，搅拌30 min,分散均匀后置于1L高压反应釜中，在温度为200°C下反应6 h，自然降温后，离心分离，在105°C下烘4h后，即得到米白色凹凸棒石。
[0016]实施例4
在搅拌条件下，将IOg砖红色凹凸棒石黏土分散在200mL质量浓度为8%的硫酸溶液中，搅拌2h后过200目筛除去石英砂等杂质，经离心分离后用水洗涤至pH值=6，然后在105°C下烘4h后粉碎过200目筛，得到酸处理凹凸棒石黏土。
[0017]将酸处理凹凸棒石黏土分散在600 mL 二甲亚砜中，搅拌30 min，分散均匀后置于IL高压反应釜中，在温度为150°C下反应6 h，自然降温后，离心分离，在105°C下烘4h后，即得到米白色凹凸棒石。
【权利要求】
1.利用溶剂热反应转变凹凸棒石颜色的方法，是将酸处理后的砖红色凹凸棒石黏土搅拌分散于二甲亚砜溶剂中，于120~200°C的条件下反应4~48h，离心分离，烘干，即得到米白色凹凸棒石。
2.如权利要求1所述利用溶剂热反应转变凹凸棒石颜色的方法，其特征在于:砖红色凹凸棒石黏土的酸处理工艺为:将粉碎的砖红色凹凸棒石黏土按1:10~1:50的质量/体积比分散于质量浓度I~10%的酸溶液中，搅拌I~4h，过200目筛除去杂质；离心分离后用水洗涤至pH=5~6，烘干，粉碎即得。
3.如权利要求1或2所述利用溶剂热反应转变凹凸棒石颜色的方法，其特征在于:砖红色凹凸棒石黏土与二甲亚砜溶剂的质量/体积比为1:25~1:200。
4.如权利要求1或2所述利用溶剂热反应转变凹凸棒石颜色的方法，其特征在于:所述酸溶液为硫酸溶液 或盐酸溶液。
【文档编号】C01B33/26GK103803570SQ201410071113
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】王爱勤, 张志芳, 王文波 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所