一种新型的复合污水处理吸附剂的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种新型的复合污水处理吸附剂的制备方法，其包括：第一步，制备采用树枝状季铵盐四聚表面活性剂进行表面改性的凹凸棒石粘土粉体；第二步，制备纳米氧化锰悬浮液；第三步，制备高铁酸钾；第四步，将第一步至第三步制备的产物复合制备复合污水处理剂。该复合污水处理剂利用凹凸棒石粘土、纳米氧化锰和高铁酸钾各自的去污特点，联合应用，通过相互弥补，协同作用，大大提高了对工业污水的去污能力。
【专利说明】一种新型的复合污水处理吸附剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污水处理【技术领域】，尤其涉及一种新型的改性凹凸棒石粘土 -纳米氧化锰-高铁酸钾复合污水处理吸附剂的制备方法。
[0002]【背景技术】
随着经济的发展，各地的化工厂越来越多，工业污水的处理成为各界关注的热点，目前，工业废水处理常用技术有活性炭吸附，沸石交换等。活性炭因其价格昂贵、再生复杂等特点，难以大规模使用。天然凹凸棒石粘土是自然界中广泛存在的一种硅酸盐粘土矿物，具有特殊的八面体结构和较高的阳离子交换和物理吸附能力，其具有层链状的微结构，纤维细长，孔道多，表面积较大，一般情况下呈现土状、块状，具有较强的吸水性和较低的雨水膨胀性，湿润后具有一定的粘性和较好的可塑性。凹凸棒石粘土由于其特殊的地质环境，具有广泛的应用，近年来越来越被关注。
[0003]目前，国内对凹凸棒石粘土的开发和应用，尤其是利用其优异的性能改进改性方面并不完善。利用凹凸棒石粘土进行工业污水处理是凹凸棒石粘土应用的一个重要方面，污水排放造成的环境污染越来越值得反思，利用凹凸棒石粘土进行污水处理不仅是经济和技术问题，更是环保问题，我国凹凸棒石粘土的储量大，品位高，利用凹凸棒石粘土处理工业污水对我们国家来说具有重大而深远的意义。
[0004]
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的表面改性的凹凸棒石粘土-纳米氧化锰复合污水处理吸附剂，利用凹凸棒石粘土、纳米氧化锰和高铁酸钾各自的去污特点，联合应用，通过相互弥补，协同作用，大大提高了对工业污水的去污能力。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型的复合污水处理吸附剂的制备方法，通过将凹凸棒石粘土进行改性并复合其他吸附成分制备而成。
[0006]本发明还提供了一种新型的复合污水处理吸附剂的制备方法，其包括:
第一步，制备采用树枝状季铵盐四聚表面活性剂进行表面改性的凹凸棒石粘土粉体； 第二步，制备纳米氧化锰悬浮液；
第三步，制备高铁酸钾；
第四步，将第一步至第三步制备的产物复合制备复合污水处理剂。
[0007]其中，所述树枝状季铵盐四聚表面活性剂的制备方法具体为:在装有冷凝管的250ml三口烧瓶中，加入无水乙醇40ml,乙二胺4.5g,室温进行磁力搅拌，以10滴/min加入环氧氯丙烷34.7g，滴加完毕后回流反应4h。减压蒸馏后得到四聚表面活性剂中间体，为淡黄色半透明粘稠液体，取该中间体20g，以体积比为1:1的无水乙醇和去离子水混合溶液40ml为溶剂，再滴加7.9gN, N- 二甲基十二烷基叔胺，升温至80°C，反应lh，减压蒸馏，重结晶，真空干燥获得白色粉末状固体即为树枝状季铵盐四聚表面活性剂。
[0008]其中，所述第一步具体为将凹凸棒石粘土加入到去离子水中，搅拌30min?lh，之后升温至30°C?50°C，加入所述制备的树枝状季铵盐四聚表面活性剂，搅拌反应5?10h，过滤，洗涤，干燥、粉碎，获得改性的凹凸棒石粘土粉体。[0009]其中，所述第二步具体为在25°C的温度下，在超声波的作用下，将40ml浓度为
0.lml/L的高锰酸钾溶液缓慢滴加到装有4ml浓度为1.5mol/L醋酸锰溶液的锥形瓶中，滴加完毕后继续超声5?10 min。将反应得到的棕黄色二氧化锰悬浮液8000 r/min高速离心,弃去上清液,去离子水洗至中性,加入43.5mL去离子水制成MnO2悬浮液，质量浓度约为20g/L，0?4 °C保存，备用。
[0010]其中，所述第三步具体为:称取6.0g九水合硝酸铁(Fe(NO3)3* 9H20)，氢氧化钠3.0g，在冰浴中，向20ml次氯酸钠(NaClO)中加入氢氧化钠固体，搅拌至固体完全溶解，继续加入氢氧化钠至饱和，继续搅拌0.5h,然后分多次、少量加入九水合硝酸铁(Fe (NO3)3.9H20)，控制反应温度在25°C，不断搅拌1.5h，溶液逐渐变为深紫红色，表明有Na2FeO4生成，在搅拌下，加入固体氢氧化钠再次达到饱和，再继续搅拌0.5h溶液变的粘稠，离心，抽滤，得到Na2FeO4溶液；
保持溶液温度为25°C，加入饱和的氢氧化钾溶液，搅拌15min，有紫黑色沉淀生成，抽滤，得到高铁酸钾粗品，将粗品用3mol/L的氢氧化钾溶液溶解，加入饱和的氢氧化钾溶液，放入冰浴中冷却，有固体洗出，抽滤，滤渣用环己烷除去水，再用无水乙醇洗涤除去碱，最后用乙醚除去乙醇和水，60°C真空干燥，置于有硅胶吸水剂的真空干燥器中干燥，获得高铁酸钾。
[0011]其中，所述第四步具体为将第一步制备的表面改性的凹凸棒石粘土粉体与蒸馏水按照质量比1:10的比例混合，配置成悬浮液，倒入三口烧瓶中，再按比例加入第二步制备的纳米氧化锰悬浮液和第三步制备的高铁酸钾，以200r/min的速度搅拌，85°C恒温搅拌3h后，产物经抽滤、洗涤3次，于110°C干燥I h后，放入马弗炉350°C煅烧3 h，获得复合污水处理剂。
[0012]本发明的有益效果:
本发明提供的复合污水处理吸附剂将凹凸棒石粘土、纳米氧化锰和高铁酸钾制备成复合制剂，利用凹凸棒石粘土、纳米氧化锰和高铁酸钾各自的去污特点，联合应用，通过相互弥补，协同作用，大大提高了对工业污水的去污能力。
[0013]【专利附图】
【附图说明】
图1为凹凸棒石粘土原样、表面改性后的凹凸棒石粘土和本发明制备的复合污水处理剂的XRD图，图中A代表凹凸棒石粘土原样、B代表表面改性后的凹凸棒石粘土、C代表本发明制备的复合污水处理剂；
图2为凹凸棒石粘土原样、表面改性后的凹凸棒石粘土和本发明制备的复合污水处理剂的IR图，图中A代表凹凸棒石粘土原样、B代表表面改性后的凹凸棒石粘土、C代表本发明制备的复合污水处理剂。
【具体实施方式】
[0014]凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石(attapulgite)为主要组分的一种粘土矿物。凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。并具有一定的可塑性及粘结力，其理想的化学分子式为=Mg5Si8O2tl(OH)2(OH2)4.4H20，具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。无论是在吸附过程中，还是在污水处理中，凹凸棒石粘土都可以再生，它耗能少，对环境保护非常有利。
[0015]由于凹凸棒石粘土是天然的，因此或多或少存在一些局限性，采用有机物质进行改性可以很大程度上改善凹凸棒石粘土的这些缺陷，本发明为处理污水中的杂质，采用有机物质对凹凸棒石粘土进行改性，改善其交替性能和吸附性能，处理后的凹凸棒石粘土成为一种有机-无机复合物，分子量很大的有机基团代替了凹凸棒石粘土原先的阳离子，同时，凹凸棒石粘土的颗粒表面会吸附有机物质，晶体结构内部会嵌入有机物，代替原来的结晶水，使凹凸棒石粘土的疏水性大大增强，提闻了吸附有机污染物的性能，达到提闻污水处理的效率。
【权利要求】
1.一种新型的复合污水处理吸附剂的制备方法，其特征在于:通过将凹凸棒石粘土进行改性并复合其他吸附成分制备而成。
2.一种新型的复合污水处理吸附剂的制备方法，其特征在于，包括: 第一步，制备采用树枝状季铵盐四聚表面活性剂进行表面改性的凹凸棒石粘土粉体； 第二步，制备纳米氧化锰悬浮液； 第三步，制备高铁酸钾； 第四步，将第一步至第三步制备的产物复合制备复合污水处理剂。
3.如权利要求2所述的复合污水处理吸附剂的制备方法，其特征在于:所述树枝状季铵盐四聚表面活性剂的制备方法具体为:在装有冷凝管的250ml三口烧瓶中，加入无水乙醇40ml，乙二胺4.5g，室温进行磁力搅拌，以10滴/min加入环氧氯丙烷34.7g，滴加完毕后回流反应4h，减压蒸馏后得到四聚表面活性剂中间体，为淡黄色半透明粘稠液体，取该中间体20g，以体积比为1:1的无水乙醇和去离子水混合溶液40ml为溶剂，再滴加7.9gN, N- 二甲基十二烷基叔胺，升温至80°C，反应lh，减压蒸馏，重结晶，真空干燥获得白色粉末状固体即为树枝状季铵盐四聚表面活性剂。
4.如权利要求2或3所述的复合污水处理吸附剂的制备方法，其特征在于:所述第一步具体为将凹凸棒石粘土加入到去离子水中，搅拌30min~lh，之后升温至30°C~50°C，加入所述制备的树枝状季铵盐四聚表面活性剂，搅拌反应5~10h，过滤，洗涤，干燥、粉碎，获得改性的凹凸棒石粘土粉体。
5.如权利要求2至4所述的复合污水处理吸附剂的制备方法，其特征在于:所述第二步具体为在25°C的温度下，在超声波的作用下，将40ml浓度为0.lml/L的高锰酸钾溶液缓慢滴加到装有4ml浓度为1.5mol/L醋酸锰溶液的锥形瓶中，滴加完毕后继续超声5~10min,将反应得到的棕黄色二氧化猛悬浮液8000 r/min高速离心,弃去上清液,去离子水洗至中性，加入43.5mL去离子水制成MnO2悬浮液，质量浓度约为20g/L，O~4 °C保存，备用。
6.如权利要求2至5所述的复合污水处理吸附剂的制备方法，其特征在于:所述第三步具体为，称取6.0g九水合硝酸铁(Fe (NO3) 3.9H20)，氢氧化钠3.0g,在冰浴中，向20ml次氯酸钠(NaClO)中加入氢氧化钠固体，搅拌至固体完全溶解，继续加入氢氧化钠至饱和，继续搅拌0.5h，然后分多次、少量加入九水合硝酸铁(Fe (NO3) 3.9Η20)，控制反应温度在25°C，不断搅拌1.5h，溶液逐渐变为深紫红色，表明有Na2FeO4生成，在搅拌下，加入固体氢氧化钠再次达到饱和，再继续搅拌0.5h溶液变的粘稠，离心，抽滤，得到Na2FeO4溶液； 保持溶液温度为25°C，加入饱和的氢氧化钾溶液，搅拌15min，有紫黑色沉淀生成，抽滤，得到高铁酸钾粗品，将粗品用3mol/L的氢氧化钾溶液溶解，加入饱和的氢氧化钾溶液，放入冰浴中冷却，有固体洗出，抽滤，滤渣用环己烷除去水，再用无水乙醇洗涤除去碱，最后用乙醚除去乙醇和水，60°C真空干燥，置于有硅胶吸水剂的真空干燥器中干燥，获得高铁酸钾。
7.如权利要求2至6所述的复合污水处理吸附剂的制备方法，其特征在于:所述第四步具体为将第一步制备的表面改性的凹凸棒石粘土粉体与蒸馏水按照质量比1:10的比例混合，配置成悬浮液，倒入三口烧瓶中，再按比例加入第二步制备的纳米氧化锰悬浮液和第三步制备的高铁酸钾，以200r/min的速度搅拌，85°C恒温搅拌3 h后，产物经抽滤、洗涤3次，于110°C干燥1 h后，放入马弗炉350°C煅烧3 h，获得复合污水处理剂。
【文档编号】B01J20/12GK103949203SQ201410179972
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】宋时衡 申请人:明光市恒大棒粉厂