一种固化土壤中汞的改性钠基膨润土制备
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料改性领域和土壤重金属固化技术领域，特别涉及一种固化土壤中 萊的改性纳基膨润土的制备方法。
【背景技术】
[0002] 膨润土是一种天然粘土矿物，加入土壤中不易改变土壤原有理化性质，而且在我 国储量丰富，来源广泛、结构稳定、价格低廉，在环境污染修复方面已逐步应用到了大气、水 和土壤等的污染治理中。
[0003]膨润土主要成分为蒙脱石，其具有很强的阳离子交换性和吸附性。膨润土的吸附 作用分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种类型。其中，物理吸附是膨润土与吸附质 之间分子间力产生的可逆吸附过程，化学吸附是膨润土与吸附质之间化学键力而产生的不 可逆吸附过程，离子交换吸附主要是由进入到膨润土层间的阳离子与层间原有阳离子进行 交换，该过程也是可逆的。膨润土作为环境净化材料，对污水进行净化处理主要通过吸附性 和离子交换性除去水体中重金属离子，实现净化水质的目的。将膨润土直接应用到土壤重 金属固化，因其吸附可逆性，固化效果不佳。汞属于软酸，巯基属于软碱，根据"软硬酸碱理 论"，巯基材料对重金属汞有很强的亲和力，这种亲和力远高于其他有机和无机配体。
[0004] 本发明制备的材料是将3-巯丙基三甲氧基硅烷负载到膨润土上。有机改性存在有 机分子量大，阻塞膨润土的孔隙率，土壤重金属固化率不高的问题，本发明结合高温焙烧改 性和硫酸改性方法，提高了膨润土的孔隙率及化学负载位点，更多3-巯丙基三甲氧基硅烷 负载到膨润土上。本发明突破了局限于只能高效去除水中重金属的特性，对土壤中重金属 产生较高的固化率和较强的稳定性，且并未改变土壤的理化性质。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种固化土壤中汞的改性钠基膨润土及其制备方法。固化土 壤中汞的改性钠基膨润土以下述技术方案实现。
[0006] -种改性钠基膨润土的制备方法，其特征在于，先进行高温活化，再利用硫酸改 性，最后负载3_巯丙基三甲氧基硅烷制备得到。
[0007] 先将钠基膨润土置于马弗炉中焙烧2h;将焙烧后的钠基膨润土置于一定浓度硫酸 溶液中，80°C水浴条件下机械搅拌反应4h，用水洗涤至中性，烘干，研碎;将硫酸改性过的钠 基膨润土加到3-巯丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液中，常温机械搅拌12h，用乙醇水溶液洗净残 余的3-巯丙基三甲氧基硅烷，烘干，粉碎。
[0008]本发明的硫酸溶液对应的为浓硫酸29-47质量份和水184-175质量份组成的硫酸 溶液;浓硫酸质量百分含量为95%-98% ;乙醇质量百分含量为>99.7%，3-巯丙基三甲氧基 硅烷，质量百分含量>96.0%。
[0009] 硫酸改性过的钠基膨润土加到3-巯丙基三甲氧基硅烷和乙醇溶液中，其中硫酸改 性过的钠基膨润土20份，3-巯丙基三甲氧基硅烷13-19份，乙醇158份。
[0010] 高温改性温度为230-330°C。硫酸改性时所用材料重量份数为；钠基膨润土 20份， 对应浓硫酸29-47份和水184-175份组成的硫酸溶液。
[0011] 本发明特点：制备过程简单，固化剂本身不会产生二次污染，与未改性的钠基膨润 土相比土壤重金属Hg的固化率高，突破了局限于只能高效去除水中重金属的固化剂的特 性，对土壤中重金属也有较高的固化率和较强的稳定性，且并未改变土壤的理化性质。
【具体实施方式】
[0012] 以下结合具体实施例，进一步说明本发明，但本发明并不限于以下实施例。
[0013] 实施例1
[0014] 将100目的钠基膨润土置于马弗炉，在230°C下焙烧2h;焙烧后的钠基膨润土置于 硫酸溶液中，材料重量份数为钠基膨润土 20份，浓硫酸42份和水178份的硫酸溶液，80°C水 浴条件下机械搅拌4h，用水洗涤土样呈中性，烘干，研碎;硫酸改性后的钠基膨润土置于3-巯丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液中，材料重量份数为硫酸改性过的钠基膨润土 20份，3-巯丙 基三甲氧基硅烷17份，乙醇158份，常温机械搅拌12h，用乙醇水溶液洗净残余3-巯丙基三甲 氧基硅烷，烘干，研碎制得。
[0015] 将固化剂加入到汞污染的土壤中，固化剂与土壤的质量比，固化剂：土壤=3: 1000。将土与固化剂混合均匀;再加入去离子水，去离子水与混合土质量比，去离子水:混合 土 = 1;1;将加水的混合土置于阴凉处，定期浇水，保证混合土中含水率60±5%，固化三周 后，测定土壤中有效态汞含量结果见表1。
[0016] 实施例2
[0017]将100目的钠基膨润土置于马弗炉，在260°C下焙烧2h;焙烧后的钠基膨润土置于 硫酸溶液中，材料重量份数为钠基膨润土 20份，浓硫酸35份，水181份，80°C水浴条件下机械 搅拌4h，用水洗涤土样呈中性，烘干，研碎;硫酸改性后的钠基膨润土置于3-巯丙基三甲氧 基硅烷乙醇溶液中，材料重量份数为硫酸改性过的钠基膨润土 20份，3-巯丙基三甲氧基硅 烷13份，乙醇158份，常温机械搅拌12h，用乙醇水溶液洗净残余3-巯丙基三甲氧基硅烷，烘 干，研碎制得。固化方案流程如实施例1，测定土壤中有效态汞含量结果见表1。
[0018] 实施例3
[0019]将100目的钠基膨润土置于马弗炉，在295°C下焙烧2h;焙烧后的钠基膨润土置于 硫酸溶液中，材料重量份数为钠基膨润土 20份，浓硫酸29份，水184份，80°C水浴条件下机械 搅拌4h，用水洗涤土样呈中性，烘干，研碎;硫酸改性后的钠基膨润土置于3-巯丙基三甲氧 基硅烷乙醇溶液中，材料重量份数为硫酸改性过的钠基膨润土 20份，3-巯丙基三甲氧基硅 烷17份，乙醇158份，常温机械搅拌12h，用乙醇水溶液洗净残余3-巯丙基三甲氧基硅烷，烘 干，研碎制得。固化方案流程如实施例1，测定土壤中有效态汞含量结果见表1。
[0020] 实施例4
[0021] 将100目的钠基膨润土置于马弗炉，在295°C下焙烧2h;焙烧后的钠基膨润土置于 硫酸溶液中，材料重量份数为钠基膨润土 20份，浓硫酸35份，水181份，80°C水浴条件下机械 搅拌4h，用水洗涤土样呈中性，烘干，研碎;硫酸改性后的钠基膨润土置于3-巯丙基三甲氧 基硅烷乙醇溶液中，材料重量份数为硫酸改性过的钠基膨润土 20份，3-巯丙基三甲氧基硅 烷19份，乙醇158份，常温机械搅拌12h，用乙醇水溶液洗净残余3-巯丙基三甲氧基硅烷，烘 干，研碎制得。固化方案流程如实施例1，测定土壤中有效态汞含量结果见表1。
[0022] 实施例5
[0023]将100目的钠基膨润土置于马弗炉，在230°C下焙烧2h;焙烧后的钠基膨润土置于 硫酸溶液中，材料重量份数为钠基膨润土 20份，浓硫酸47份，水175份，80°C水浴条件下机械 搅拌4h，用水洗涤土样呈中性，烘干，研碎;硫酸改性后的钠基膨润土置于3-巯丙基三甲氧 基硅烷乙醇溶液中，材料重量份数为硫酸改性过的钠基膨润土 20份，3-巯丙基三甲氧基硅 烷15份，乙醇158份，常温机械搅拌12h，用乙醇水溶液洗净残余3-巯丙基三甲氧基硅烷，烘 干，研碎制得。固化方案流程如实施例1，测定土壤中有效态汞含量结果见表1。
[0024] 实施例6
[0025]将100目的钠基膨润土置于马弗炉，在230°C下焙烧2h;焙烧后的钠基膨润土置于 硫酸溶液中，材料重量份数为钠基膨润土 20份，浓硫酸35份，水181份，80°C水浴条件下机械 搅拌4h，用水洗涤土样呈中性，烘干，研碎;硫酸改性后的钠基膨润土置于3-巯丙基三甲氧 基硅烷乙醇溶液中，材料重量份数为硫酸改性过的钠基膨润土 20份，3-巯丙基三甲氧基硅 烷17份，乙醇158份，常温机械搅拌12h，用乙醇水溶液洗净残余3-巯丙基三甲氧基硅烷，烘 干，研碎制得。固化方案流程如实施例1，测定土壤中有效态汞含量结果见表1。
[0026] 考虑到酸雨可能影响固化剂对有效态汞的固化作用，利用配置好的模拟酸雨(Ph = 4.0)对实施例1-6已固化三周的土壤进行酸雨冲刷，冲刷之后，有效态汞的测定结果见下 表1。从表中可看出，Ph= 4.0的酸雨冲刷固化土壤，与冲洗前比，有效态汞含量增加并不明 显，说明改性钠基膨润土固化土壤重金属Hg的抗酸雨效果好。
[0027]
【主权项】
1. 一种改性钠基膨润土的制备方法，其特征在于，先进行高温活化，再利用硫酸改性， 最后负载3-巯丙基三甲氧基硅烷制备得到。2. 按照权利要求1的方法，其特征在于，先将钠基膨润土置于马弗炉中焙烧2h;将焙烧 后的钠基膨润土置于一定浓度硫酸溶液中，80°C水浴条件下机械搅拌反应4h，用水洗涤至 中性，烘干，研碎;将硫酸改性过的钠基膨润土加到3-巯丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液中，常 温机械搅拌12h，用乙醇水溶液洗净残余的3-巯丙基三甲氧基硅烷，烘干，粉碎。3. 按照权利要求2的方法，其特征在于，马弗炉中高温改性温度为230-330°C。4. 按照权利要求2的方法，其特征在于，硫酸改性时所用材料重量份数为；钠基膨润土 20份，对应浓硫酸29-47份和水184-175份组成的硫酸溶液。5. 按照权利要求2的方法，其特征在于，硫酸改性过的钠基膨润土加到3-巯丙基三甲氧 基硅烷乙醇溶液中，其中硫酸改性过的钠基膨润土20份，3-巯丙基三甲氧基硅烷13-19份， 乙醇158份;乙醇质量百分含量为>99.7 %，3-巯丙基三甲氧基硅烷，质量百分含量>96.0 %。6. 按照权利要求1-5所述的任一方法制备的改性钠基膨润土用于固化土壤中汞。
【专利摘要】一种固化土壤中汞的改性钠基膨润土的制备方法，材料改性领域和土壤重金属固化技术领域。该固化材料以钠基膨润土为原料，先进行高温活化，再利用硫酸改性，最后再负载巯基材料制备得到。本发明按照以下重量成份制成：钠基膨润土20份，浓硫酸29-47份，水184-175份，巯基材料13-19份，本发明制备过程简单，克服现有固化剂对土壤重金属固化率不高，固化稳定性不好的缺点，以及限于水处理效果佳的局限性，实现了对土壤中汞较高的固化能力。
【IPC分类】C01B33/44
【公开号】CN105460942
【申请号】CN201510768002
【发明人】冯流, 张玉枝, 田静, 马世娜
【申请人】北京化工大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月11日