伊利石基磁性载体材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及伊利石基磁性载体材料的制备方法，属于无机材料的制备技术领域。
【背景技术】
[0002]伊利石是一种富钾的硅酸盐云母类有层状结构的黏土矿物，故又名水白云母，大部分的伊利石是由白云母或钾长石风化后形成的，它常是形成其他黏土矿物的中间过渡性矿物。纯的伊利石黏土呈白色，但常因杂质而染成黄、绿、褐等色。
[0003]伊利石的理想化学组成为Ka75(Alh75R) [Si3.5Al0.5010] (OH) 2，式中R代表二价金属阳离子，主要为Mg2+、Fe2+等，可以发生离子交换，具有较高的离子交换容量；晶格构型为2: I型晶格，属于两个硅氧四面体夹一个铝氧八面体结构，两晶层之间通过K+相连，膨胀性小，可发生同晶取代，但不明显。
[0004]相比其他黏土矿物，伊利石具有富钾、高铝、低铁及光滑、明亮、细腻、耐热、比表面积大、粒径小等优越的化学、物理性能和稳定性、可塑性、吸附性、无毒性和离子交换性等工艺特性。可用于制作钾肥、高级涂料及填料、陶瓷配件、高级化妆品、土壤调整剂、家禽饲料添加剂、核工业的污染净化和环境保护，特别是在造纸、化妆品，陶瓷三大行业中，伊利石有着极大的应用价值。
[0005]目前，我国水污染比较严重，应用于水处理的材料比较少，效率低，难以重复利用，伊利石作为一种来源广泛，价格便宜的矿物材料具有很多优越的物化性能和良好的工艺特性，可以通过适当的改性应用于污水处理中来一定程度的缓解水污染。常见的改性方法有水洗、酸浸、焙烧、微波、柱撑、磁化、有机插层、聚合物插层和无机-有机复合等，这些方式使其表面性质和层间结构得到改变，增大其吸附能力。其中磁性载体技术作为目前比较常用的技术，用它来改性矿物材料不仅可以改变矿物材料的层间结构，增强其吸附能力，而且还能使矿物材料回收得以重复利用，它的原理是将分散的具有强磁性物质均匀引入非磁性或弱磁性的颗粒中从而使基体材料的磁化率增强，继而使用磁性分离技术让饱和的磁性复合体从作用体系中快速的分离。常见的制备方法包括共沉淀法和水热法两大类。其中共沉淀法是指在溶液中含有两种或多种阳离子，它们以均相存在于溶液中，加入沉淀剂，经沉淀反应后，可得到各种成分的均一的沉淀，再将沉淀进行干燥和煅烧，从而得到高纯纳米粉体材料，但是基于共沉淀法制备尚品质的Fe3O4本身的局限性，使制备的磁性材料磁性车父低，且制备过程中易发生颗粒的团聚。本发明中采用的水热法是指在密封的压力容器中(高压反应釜)，在高温高压的条件下，金属离子在碱性环境中发生水解形成金属氧化物沉淀，该沉淀物纯度较高，颗粒较细，具有很多优点，将其应用于环保领域将会取得广泛的应用前景。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种效率高、工艺简单、改性效果好的伊利石基磁性载体材料的制备方法。
[0007]技术方案
一种伊利石基磁性载体材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)将FeCl3*6H20、NaAc.3H20溶于乙二醇，然后加入乙二胺形成透明溶液，再加入伊利石粉末混合，磁力搅拌30 min，得伊利石分散的混合物；
(2)将混合物封装在聚四氟乙烯反应釜中，在200°0加热反应8h以上，取黑色固体；
(3)将黑色固体洗涤，磁分离，烘干，研磨，过筛，得到伊利石基磁性载体材料。
[0008]本发明的制备方法以氯化铁作为铁源，采用乙二醇作为溶剂并对三价铁离子进行部分溶剂热还原，成功合成四氧化三铁纳米颗粒；采用醋酸钠作为反映助剂、乙二胺为包裹剂，通过控制乙二胺与三氯化铁的比例可以合成纳米粒子大小均一的四氧化三铁。在合成四氧化三铁纳米颗粒的反应中通过两步主要反应，可能的反应如下:
2Fe3++OHCH2CH2OH+2H+ 一 2Fe2++CH3CH0+2H202Fe3++Fe2++80r 一 Fe304+4H20
在合成反应的过程中，纳米四氧化三铁与伊利石结合形成伊利石基磁性载体材料。
[0009]另外，乙二胺要在前三种试剂添加之后再添加；否则，氯化铁和醋酸钠无法溶解。
[0010]上述方法中，FeCl3* 6H20、乙二醇、NaAc.3H20、乙二胺和伊利石粉末参与伊利石基磁性载体材料的合成过程，其用量的变化并不影响产物的生成，但是会影响所制备的伊利石基磁性载体材料的性能。为了减少原料浪费同时获得较高磁性的伊利石基磁性载体材料，FeCl3* 6H20、乙二醇、NaAc.3H20、乙二胺和伊利石粉末的用量比例优选为:2.0g:40mL:6.0g:20mL:0.2-2.0g ;最优选的为:2.0g:40mL:6.0g:20mL:0.2g。
[0011]为了缩短搅拌时间，上述方法，优选的，将FeCl3.6H 20溶解在乙二醇中，然后加入NaAc.3H2O ο
[0012]有益效果
(O本发明通过水热合成技术直接对来源广泛、储量大、易制备的伊利石进行加磁改性，方法简单，条件易控，安全无害，制备成本低，工业化生产门槛低，易于工业化推广；
(2)本改性方法温度低，不会破坏伊利石的结构，确保了其吸附性能；
(3)制备过程中添加乙二胺，能显著提高产品的吸附性能和超顺磁性；
(4)本发明产物对水中的多种污染物(如磷酸盐和含铬废水)均具有较好的吸附效果，并且在吸附完成后可实现固液的快速分离，使载体材料得以循环利用，部分污染物也可以得以回收利用，治理污染的同时还可回收利用某些资源。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的伊利石基磁性载体材料与伊利石原土，Fe3O4对比的X射线衍射光谱图；其中a、b分别是伊利石原土、Fe3O4的X射线衍射光谱图，c、d、e分别是实施例1、2、3的X射线衍射光谱图。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
(I)将2.0g ?6(:13?6!120溶解在401^乙二醇中，再加入6.(^ NaAc.3H20，形成黄褐色透明溶液，然后加入20mL乙二胺，加入0.2g的伊利石土，磁力搅拌30 min,伊利石土充分分散，得混合物；
(2)将上述混合物封装在聚四氟乙烯的反应釜中，在200°C反应8h，反应完成后冷却到室温，取黑色固体；
(3)将得到的黑色固体用蒸馏水洗涤数次(