專利名稱：聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚環(huán)氧氯丙垸二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒及其制備方法，屬于環(huán)境技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著染料工業(yè)的發(fā)展和印染工藝的改進(jìn)，印染廢水的脫色問(wèn)題已成為國(guó)內(nèi)外廢水處 理中亟待解決的一大難題。多數(shù)印染廠采用化學(xué)處理與生物處理相結(jié)合的方法，生化處 理利用微生物降解有機(jī)物，但處理過(guò)程中有害物質(zhì)降解速率低，設(shè)備投資大，運(yùn)行費(fèi)用 高，而色度問(wèn)題至今還不能很好地解決。因此，選擇一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效的處理方法 成為印染廢水脫色的研究重點(diǎn)。吸附處理法在水處理領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛，其主要優(yōu)勢(shì)就 在于只需通過(guò)常溫吸附作用即可將污染物從污水中去除。膨潤(rùn)土作為一種來(lái)源廣泛、價(jià) 格低廉、對(duì)污水水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)的凈化材料，特別是改性膨潤(rùn)土作為環(huán)境污染的修復(fù)劑已 經(jīng)成為水處理界研究的熱點(diǎn)。但是由于膨潤(rùn)土為粉末狀，其本身溶脹性較大，因此易形成膠體懸浮物，難于沉降 分離，且過(guò)濾柱中壓緊的膨潤(rùn)土滲透率低，影響處理效果。實(shí)際應(yīng)用中，為進(jìn)一步改善 粉狀膨潤(rùn)土的沉降性能，因此對(duì)粉狀膨潤(rùn)土的顆粒化技術(shù)進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)中加入致孔劑 和膠粘劑，高溫焙燒后,致孔劑的燒失拓寬了膨潤(rùn)土的內(nèi)部通道，從而使顆粒膨潤(rùn)土具有 多孔表面，大大提高了粒狀膨潤(rùn)土的比表面積。此外，天然膨潤(rùn)土中由于表面硅氧結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的親水性和層間大量可交換性陽(yáng)離 子的水解，使其表面通常存在一層薄的水膜，而不能有效地吸附疏水性有機(jī)污染物。因 此須對(duì)顆粒膨潤(rùn)土進(jìn)行改性，使其呈現(xiàn)疏水性，提高其吸附性能和陽(yáng)離子交換能力，以 適應(yīng)去除不同環(huán)境污染物的需要。目前應(yīng)用季銨鹽表面活性劑對(duì)其進(jìn)行改性的研究的較 多，而未見(jiàn)用季銨鹽型陽(yáng)離子聚合物來(lái)改性膨潤(rùn)土顆粒的研究。季銨鹽型陽(yáng)離子聚合物——聚環(huán)氧氯丙垸二甲胺，目前在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。 它是一種含有羥基、胺基、銨離子等功能基團(tuán)的新型高效水溶性陽(yáng)離子聚合物，具有分 子量大、正電荷密度高、高效無(wú)毒、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，在水處理中由于同時(shí)擁有電中和與吸附架橋兩種性能，因此具有非常好的水處理效果，近幾年，其作為一種印染廢水的 絮凝劑受到了越來(lái)越多的重視。實(shí)驗(yàn)將聚環(huán)氧氯丙垸二甲胺和膨潤(rùn)土顆粒有機(jī)地結(jié)合起 來(lái)，通過(guò)其在膨潤(rùn)土顆粒表面上的吸附，可以在強(qiáng)化膨潤(rùn)土顆粒表面活性和表面正電性 的同時(shí)，大大降低膨潤(rùn)土顆粒的極性，增強(qiáng)其疏水性和對(duì)有機(jī)污染物的親和力，因此， 使陽(yáng)離子聚合物和膨潤(rùn)土顆粒處理廢水尤其是印染廢水中有機(jī)污染物的能力大大提高； 此外，與傳統(tǒng)的表面活性劑制備的陽(yáng)離子有機(jī)膨潤(rùn)土顆粒相比，聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng) 離子膨潤(rùn)土顆粒不僅生產(chǎn)成本低，而且在水處理過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生泡沫，消除了二次污染。 因此，對(duì)粉狀膨潤(rùn)土進(jìn)行顆?；透男匝芯?，對(duì)于印染廢水的脫色處理具有十分重 要的理論和實(shí)際意義。 發(fā)明內(nèi)容針對(duì)吸引技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種設(shè)計(jì)合理、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、經(jīng)濟(jì)高效、 吸附性能優(yōu)良的聚環(huán)氧氯丙垸二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒的制備方法。本發(fā)明的方法是以鈉基膨潤(rùn)土和陽(yáng)離子聚合物聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺為主要原料，以 煤粉和淀粉為輔料，對(duì)多孔膨潤(rùn)土顆粒制備的最佳配比進(jìn)行了篩選，并考察了燒制過(guò)程 中各主要因素如灼燒時(shí)間、灼燒溫度等對(duì)產(chǎn)品性能的影響，然后通過(guò)陽(yáng)離子聚合物的有 機(jī)負(fù)載，對(duì)多孔膨潤(rùn)土顆粒進(jìn)行改性，最終確定了制備聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn) 土顆粒的最佳工藝條件。聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒的制備方法，步驟如下(1) 以重量份計(jì)，分別稱取烘干后的鈉基膨潤(rùn)土20.0g、煤粉4.0g、淀粉0.4g于敞 口玻璃容器中，加水?dāng)嚢杈鶆虿⒄{(diào)至粘稠狀，再過(guò)20目篩擠壓造粒，烘干即制得直徑為 1 2mm膨潤(rùn)土顆粒；(2) 將上述制得的顆粒置于馬弗爐中，在60(TC高溫下灼燒6 8h，自然冷卻至室溫， 制得多孔膨潤(rùn)土顆粒；(3) 按多孔膨潤(rùn)土顆粒聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺溶液4g: 25mL的比例，加入聚環(huán)氧 氯丙烷二甲胺溶液對(duì)制得的多孔膨潤(rùn)土顆粒進(jìn)行有機(jī)負(fù)載，得到多孔膨潤(rùn)土顆粒與聚環(huán) 氧氯丙烷二甲胺溶液的反應(yīng)液；(4) 過(guò)濾反應(yīng)液，用蒸餾水洗滌上述陽(yáng)離子化膨潤(rùn)土顆粒至濾液不含氯離子，105 r烘干，得到最終產(chǎn)品聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒(EPI-DMA/Btgranule)。步驟(3)中聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺溶液的濃度為50g/L。優(yōu)選的，鈉基膨潤(rùn)土，其主要成分為蒙脫石，膠質(zhì)價(jià)>100，膨脹倍>15，陽(yáng)離子交換 容量CEC為70,00mmol/100g;化學(xué)成分，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，Si02: 69.32%， A1203: 14.27%, CaO: 1.99%， MgO: 2.69%， Fe203: 1.84%, Na20: 1.85%， K20: 1.38%。優(yōu)選的，聚環(huán)氧氯丙垸二甲胺(EPI-DMA)，其粘度為400 mPa/s,陽(yáng)離子度為3.6 mmol/g,固含量60%。歩驟(4)陽(yáng)離子化膨潤(rùn)土至濾液不含氯離子的檢測(cè)，以滴加0.1mol/L的硝酸銀至無(wú)白色沉淀生成。用上述方法制備的聚環(huán)氧氯丙垸二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒，其外觀為乳黃色的粒狀 固體，有機(jī)物含量為15.2mg/g。本發(fā)明具有設(shè)計(jì)合理、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、經(jīng)濟(jì)高效、吸附性能優(yōu)良的特點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例所用的原料、設(shè)備如下鈉基膨潤(rùn)土為濰坊華夏膨潤(rùn)土廠產(chǎn)品；煤粉為山東華晨有限公司提供；可溶性淀粉為分析純；聚環(huán)氧氯丙垸二甲胺為濱州化工集團(tuán)嘉源環(huán)保公司生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品。 實(shí)施例聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒的制備方法，步驟如下(1) 以重量份計(jì)，分別稱取烘干后的鈉基膨潤(rùn)土20.0g、煤粉4.0g、淀粉0.4g于敞 口玻璃容器中，加水?dāng)嚢杈鶆虿⒄{(diào)至粘稠狀，再過(guò)20目篩擠壓造粒，烘干即制得直徑為 1 2mm膨潤(rùn)土顆粒；(2) 將上述制得的顆粒置于馬弗爐中，在60(TC高溫下灼燒6 8h，自然冷卻至室溫， 制得多孔膨潤(rùn)土顆粒；(3) 按多孔膨潤(rùn)土顆粒聚環(huán)氧氯丙垸二甲胺溶液^g: 25mL的比例，加入聚環(huán)氧 氯丙垸二甲胺溶液對(duì)制得的多孔膨潤(rùn)土顆粒進(jìn)行有機(jī)負(fù)載，得到多孔膨潤(rùn)土顆粒與聚環(huán) 氧氯丙烷二甲胺溶液的反應(yīng)液；(4) 過(guò)濾反應(yīng)液，用蒸餾水洗滌上述陽(yáng)離子化膨潤(rùn)土顆粒至濾液不含氯離子，105 。C烘干，得到最終產(chǎn)品聚環(huán)氧氯丙垸二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒(EPI-DMA/Btgranule)。步驟(3)中聚環(huán)氧氯丙垸二甲胺溶液的濃度為50g/L。優(yōu)選的，鈉基膨潤(rùn)土，其主要成分為蒙脫石，膠質(zhì)價(jià)>100，膨脹倍>15，陽(yáng)離子交換 容量CEC為70.00mmol/100g;化學(xué)成分，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，Si02: 69.32%, A1203: 14.27%， CaO: 1.99%， MgO: 2.69%, Fe203: 1.84%， Na20: 1.85%， K20: 1.38%。優(yōu)選的，聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺(EPI-DMA)，其粘度為400 mPa/s，陽(yáng)離子度為3.6 mmol/g,固含量60%。步驟(4)陽(yáng)離子化膨潤(rùn)土至濾液不含氯離子的檢測(cè)，以滴加O.lmol/L的硝酸銀至無(wú) 白色沉淀生成。用上述方法制備的聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒，其外觀為乳黃色的粒狀 固體，有機(jī)物含量為15.2mg/g。對(duì)按上述步驟制備的聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺聚合物/膨潤(rùn)土顆粒進(jìn)行性能表征，結(jié)果如 表1所示表1膨潤(rùn)土顆粒及聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒的結(jié)構(gòu)特征比較樣品有機(jī)物含量/(mg/g)比表面積(m"g)Bentonite granule019.92EPI-DMA/Bt granule15.216.46由以上結(jié)果可見(jiàn)，通過(guò)陽(yáng)離子聚合物聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺負(fù)載后的膨潤(rùn)土顆粒有機(jī) 物含量增加，但是比表面積反而下降。聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺的負(fù)載，堵塞了由高溫灼燒產(chǎn)生的孔隙，從而導(dǎo)致比表面積減小。而由表2可以看出，改性后的膨潤(rùn)土顆粒明顯比 原土顆粒具有更好的吸附性能。這種現(xiàn)象說(shuō)明陽(yáng)離子聚合物/膨潤(rùn)土顆粒對(duì)染料的吸附主 要不是依靠比表面積增大發(fā)生作用的，而主要是借助兩者之間的靜電吸引力對(duì)帶有負(fù)電 荷的染料分子進(jìn)行中和，同時(shí)由于有機(jī)物的負(fù)載改變了膨潤(rùn)土顆粒表面的親水疏油的特 性，從而達(dá)到脫色的目的。將制備的聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒(EPI-DMA/Bt granule)產(chǎn)品用于模 擬染料廢水活性翠藍(lán)K-GL、活性艷紅K-2BP、分散黃棕SE-6GFL和分散蘭SBL的脫色處 理，同時(shí)與膨潤(rùn)土原土顆粒的脫色效果作對(duì)比較，結(jié)果列于表2。表2不同吸附劑對(duì)染料的脫色效果比較吸附劑脫色率/%活性翠藍(lán)活性艷紅分散黃棕 分散蘭鈉基原土顆粒5.26.92 5.74 1.98EPI陽(yáng)DMA/Bt granule 96.87 95.97 99.18 96.02
注染料濃度50mg/L;活性翠藍(lán)、活性艷紅兩種染料的投加量分別為10g/L、20g/L; 分散黃棕、分散蘭兩種染料的投加量均為16g/L。
從以上處理結(jié)果可見(jiàn)，與鈉基原土顆粒相比，實(shí)驗(yàn)制備的EPI-DMA/Bt granule對(duì)四
種染料的脫色率均有顯著的提高，這表明聚環(huán)氧氯丙垸二甲胺對(duì)原土顆粒的吸附性能有 明顯改善，因此可以更廣泛的用來(lái)對(duì)實(shí)際廢水的脫色處理，從而解決粉狀膨潤(rùn)土易堵塞、 不易沉降的難題。
權(quán)利要求
1、一種聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒的制備方法，其特征在于，制備步驟如下(1)以重量份計(jì)，分別稱取烘干后的鈉基膨潤(rùn)土20.0g、煤粉4.0g、淀粉0.4g于敞口玻璃容器中，加水?dāng)嚢杈鶆虿⒄{(diào)至粘稠狀，再過(guò)20目篩擠壓造粒，烘干即制得直徑為1～2mm膨潤(rùn)土顆粒；(2)將上述制得的顆粒置于馬弗爐中，在600℃高溫下灼燒6～8h，自然冷卻至室溫，制得多孔膨潤(rùn)土顆粒；(3)按多孔膨潤(rùn)土顆?！镁郗h(huán)氧氯丙烷二甲胺溶液＝1g∶25mL的比例，加入聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺溶液對(duì)制得的多孔膨潤(rùn)土顆粒進(jìn)行有機(jī)負(fù)載，得到多孔膨潤(rùn)土顆粒與聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺溶液的反應(yīng)液；(4)過(guò)濾反應(yīng)液，用蒸餾水洗滌上述陽(yáng)離子化膨潤(rùn)土顆粒至濾液不含氯離子，105℃烘干，得到最終產(chǎn)品聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒(EPI-DMA/Bt granule)。
2、 如權(quán)利要求l所述的聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒的制備方法，其特征 在于，步驟(3)中聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺溶液的濃度為50g/L。
3、 如權(quán)利要求l所述的聚環(huán)氧氯丙垸二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒的制備方法，其特征 在于，步驟(1)中所述的鈉基膨潤(rùn)土，其主要成分為蒙脫石，膠質(zhì)價(jià)>100，膨脹倍>15， 陽(yáng)離子交換容量CEC為70.00mmol/100g;化學(xué)成分，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，Si02: 69.32%， A1203: 14.27%, CaO: 1.99%， MgO: 2.69%， Fe203: 1.84%， Na20: 1.85%， K20: 1.38%。
4、 如權(quán)利要求1所述的聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒的制備方法，其 特征在于，步驟(3)中所述的聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺(EPI-DMA)，其粘度為400mPa/s， 陽(yáng)離子度為3.6 mmol/g,固含量60% 。
5、 一種用權(quán)利要求1所述的制備方法制備的聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土 顆粒，其特征在于，聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒的外觀為乳黃色的粒狀固 體，有機(jī)物含量為15.2mg/g。
全文摘要
聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒的制備方法，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。以鈉基膨潤(rùn)土、煤粉、可溶性淀粉按比例混合制備多孔膨潤(rùn)土顆粒，進(jìn)而以陽(yáng)離子聚合物聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺對(duì)多孔膨潤(rùn)土顆粒進(jìn)行改性，制備聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒。該產(chǎn)品為乳黃色固體顆粒，有機(jī)物含量為15.2mg/g，比表面積為16.46m²/g。本發(fā)明方法具有設(shè)計(jì)合理、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，制得的聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽(yáng)離子膨潤(rùn)土顆粒產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、外觀均一，吸附性能優(yōu)良，在對(duì)印染廢水的脫色處理方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B01J20/12GK101254454SQ20071011479
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者原愛(ài)娟, 岳欽艷, 倩 李, 高寶玉 申請(qǐng)人:山東大學(xué)