專利名稱：一種海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理水和廢水的吸附劑，特別是一種海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材 料及其制備方法。
背景技術(shù)：
膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主要成份的黏土巖，具有天然的吸附和陽(yáng)離子交換性能，可 作為吸附材料用于水和廢水處理。但是，由于膨潤(rùn)土的粘土礦物特性，顆粒微細(xì)，在水環(huán)境 中使用時(shí)易于分散漿化，形成懸浮液，導(dǎo)致固液分離困難，并且難以回收再用，影響膨潤(rùn)土 在水和廢水處理中的實(shí)際應(yīng)用。為解決這一問(wèn)題，馬少健等在實(shí)驗(yàn)室制備了一種塑料骨架 型膨潤(rùn)土復(fù)合吸附劑(專利號(hào)200710035221. 2)。該專利技術(shù)采用螺桿塑料擠出機(jī)將塑料 原料與膨潤(rùn)土進(jìn)行混勻復(fù)合，擠出成條，最后切粒得到擠出造粒型膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料 產(chǎn)品。具體實(shí)施步驟是(1)配料將干燥后的天然膨潤(rùn)土或改性膨潤(rùn)土 40 70wt%，熱塑 性高分子聚合物30 60wt %，輔助選擇性吸附原料0 IOwt %的比例進(jìn)行配料。(2)混料 按所述比例先將干燥后的天然膨潤(rùn)土和輔助選擇性吸附原料在高速混合機(jī)內(nèi)混合15 30 分鐘，然后再加入熱塑性高分子聚合物混合15 20分鐘。(3)塑化擠出將所述混料加入 到雙螺桿塑料擠出機(jī)進(jìn)行塑化擠出，塑化擠出溫度控制在240°C以下，主機(jī)螺桿與喂料螺桿 的轉(zhuǎn)速比設(shè)定為2 1，得到直徑為2 5mm細(xì)條狀產(chǎn)物，將該產(chǎn)物放入水槽快速冷卻，之后 取出。(4)干燥將冷卻后的細(xì)條狀產(chǎn)物自然干燥或用熱風(fēng)干燥，干燥溫度控制在熱塑性高 分子聚合物軟化溫度以下。(5)切粒將干燥后的細(xì)條狀產(chǎn)物采用自動(dòng)切粒機(jī)切粒，得到粒 狀產(chǎn)物。按照這一專利技術(shù)生產(chǎn)的吸附劑產(chǎn)品解決了膨潤(rùn)土固液分離困難的問(wèn)題，同時(shí)也 實(shí)現(xiàn)了吸附劑的再生。但是，由于在生產(chǎn)過(guò)程中，塑料原料與膨潤(rùn)土復(fù)合后經(jīng)過(guò)擠出機(jī)的小 孔出口時(shí)要經(jīng)受較大的壓力，導(dǎo)致復(fù)合產(chǎn)品比較致密，孔隙小，孔隙的連通度低，因此，復(fù)合 產(chǎn)品的吸附速率較低。本申請(qǐng)專利是在專利號(hào)200710035221. 2的專利技術(shù)基礎(chǔ)上，為提高 膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附劑材料在水和廢水處理中的吸附能力和吸附速率而發(fā)明的一種新的吸 附劑產(chǎn)品及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料及其制備方法，主要解決 膨潤(rùn)土在水和廢水處理中難于固液分離的問(wèn)題以及采用膨潤(rùn)土與塑料復(fù)合擠出造粒產(chǎn)品 致密，孔隙小，孔隙連通度低，吸附速率低的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的，一種海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料及其 制備方法，包括以下步驟(1)按照中國(guó)專利號(hào)200710035221. 2的實(shí)施步驟經(jīng)過(guò)配料、混料、塑化擠出得到 直徑2 5mm細(xì)條狀的膨潤(rùn)土基復(fù)合材料擠出物。(2)冷卻和切料將所述擠出物導(dǎo)入室溫水中冷卻，同時(shí)采用剪刀將其切成短柱 狀或細(xì)條狀產(chǎn)物。
(3)浸潤(rùn)吸水將所述短柱狀或細(xì)條狀產(chǎn)物放入25 100°C的水中浸泡5 20分 鐘，使材料吸水潤(rùn)濕。(4)擴(kuò)孔膨化將浸潤(rùn)吸水后的短柱狀或細(xì)條狀產(chǎn)物放入預(yù)熱好的氣流膨化機(jī)的 罐體內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)并加熱罐體，當(dāng)罐體內(nèi)氣壓達(dá)到0. 5 1. OMPa時(shí)，停止加熱和轉(zhuǎn)動(dòng)罐體，打開(kāi) 罐體料口，釋放罐體內(nèi)的氣體，即得到海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料。其中，所述的膨潤(rùn)土為天然膨潤(rùn)土或改性膨潤(rùn)土。所述的熱塑性高分子聚合物為聚乙烯、聚丙烯的一種或兩種不同比例的組合。所述的輔助選擇性吸附原料為粉煤灰、木屑、活性碳、玉米稈、高爐渣、鹽花、淀粉、 沸石、煤矸石中的一種或幾種組合。所述輔助選擇性吸附原料經(jīng)過(guò)100目篩篩分處理；熱塑性高分子聚合物可為粒狀 或粉狀。本發(fā)明的突出技術(shù)效果在于通過(guò)氣流膨化以及膨化過(guò)程的壓力控制，擴(kuò)大了膨潤(rùn)土與塑料復(fù)合擠出的造粒產(chǎn) 品的孔隙尺寸和連通程度，從而顯著提高造粒產(chǎn)品的吸附能力和吸附速率，改善其使用性 能。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1取天然膨潤(rùn)土 70wt%，接著加入熱塑性高分子聚合物聚乙烯30wt%，攪拌30分 鐘。然后將混合好的試樣加入雙螺桿塑料擠出機(jī)的喂料漏斗中，待雙螺桿塑料擠出機(jī)各區(qū) 段達(dá)到所設(shè)定的輸送段190°C，塑化段200°C，熔融段210°C，壓縮擠出段220°C的加熱溫度， 啟動(dòng)主機(jī)進(jìn)行擠出，得到細(xì)條狀產(chǎn)物，其直接進(jìn)入水槽冷卻、切割，最后得到短柱狀吸附劑。將短柱狀吸附劑放入25°C水中浸泡10分鐘，撈出放入膨化設(shè)備內(nèi)，蓋上密封蓋， 加熱并轉(zhuǎn)動(dòng)膨化罐體，使其迅速升溫，當(dāng)罐內(nèi)壓力值達(dá)到0. 5MPa時(shí)，停止加溫，打開(kāi)機(jī)蓋即 得海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料。以吸附鉛離子為例，復(fù)合吸附材料無(wú)膨化處理時(shí)吸附鉛離子的平衡時(shí)間為8h，吸 附量為10. 4mg/g，經(jīng)膨化處理后所得的海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料吸附鉛離子的平衡時(shí) 間為4h，吸附量為18. Omg/g,即吸附時(shí)間縮短一半，吸附量提高73%。實(shí)施例2取天然膨潤(rùn)土 70wt%，接著加入熱塑性高分子聚合物聚乙烯30wt%，攪拌30分 鐘。然后將混合好的試樣加入雙螺桿塑料擠出機(jī)的喂料漏斗中，待雙螺桿塑料擠出機(jī)各 區(qū)段達(dá)到所設(shè)定的加熱溫度，即輸送段190°C，塑化段200°C，熔融段210°C，壓縮擠出段 220°C，啟動(dòng)主機(jī)進(jìn)行擠出，得到細(xì)條狀產(chǎn)物，其直接進(jìn)入水槽冷卻、切割，最后得到短柱狀 吸附劑。將短柱狀吸附劑放入25°C水中浸泡12分鐘，撈出放入膨化設(shè)備內(nèi)，蓋上密封蓋， 加熱并轉(zhuǎn)動(dòng)膨化罐體，使其迅速升溫，當(dāng)罐內(nèi)壓力值達(dá)到0. SMPa時(shí)，停止加溫，打開(kāi)機(jī)蓋即 得海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料。將制得的海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料用于鉛離子吸附試驗(yàn)，結(jié)果表明該吸附材 料吸附鉛離子的平衡時(shí)間為lh，吸附量為20. lmg/g。
實(shí)施例3取天然膨潤(rùn)土 60wt%，加入輔助選擇性吸附原料IOwt %，攪拌15分鐘，再加入熱 塑性高分子聚合物聚丙烯25襯％和聚乙烯5wt%，攪拌15分鐘。然后將混合好的試樣加入 雙螺桿塑料擠出機(jī)的喂料漏斗中，待雙螺桿塑料擠出機(jī)各區(qū)段達(dá)到所設(shè)定的加熱溫度，即 輸送段190°C，塑化段200°C，熔融段210°C，壓縮擠出段220°C，啟動(dòng)主機(jī)進(jìn)行擠出，得到細(xì) 條狀產(chǎn)物，將所得到的細(xì)條狀產(chǎn)物放入水槽冷卻、切割，最后得到短柱狀吸附劑。將短柱狀吸附劑放入25°C水中浸泡16分鐘，撈出放入膨化設(shè)備內(nèi)，蓋上密封蓋， 加熱并轉(zhuǎn)動(dòng)膨化罐體，使其迅速升溫，當(dāng)罐內(nèi)壓力值達(dá)到IMPa時(shí)，停止加溫，打開(kāi)機(jī)蓋即得 海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料。將制得的海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料用于鉛離子吸附試驗(yàn)，結(jié)果表明該吸附劑 吸附鉛離子的平衡時(shí)間為lh，吸附量為26. Omg/g。
權(quán)利要求
1. 一種海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料及其制備方法，包括按照中國(guó)專利號(hào) 200710035221. 2的配料、混料、塑化擠出得到直徑2 5mm細(xì)條狀的膨潤(rùn)土基復(fù)合材料擠出 物的步驟，其特征在于，該方法還有以下步驟，(1)冷卻和切料將所述擠出物導(dǎo)入室溫水中冷卻，同時(shí)采用剪刀將細(xì)條狀產(chǎn)物切成 短柱狀或細(xì)條狀，(2)浸潤(rùn)吸水將所述短柱狀或細(xì)條狀產(chǎn)物放入25 100°C的水中浸泡5 20分鐘， 使材料吸水潤(rùn)濕，(3)擴(kuò)孔膨化將浸潤(rùn)吸水后的短柱狀或細(xì)條狀產(chǎn)物放入預(yù)熱好的氣流膨化機(jī)的罐體 內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)并加熱罐體，當(dāng)罐體內(nèi)氣壓達(dá)到0. 5 1. OMPa時(shí)，停止加熱和轉(zhuǎn)動(dòng)罐體，打開(kāi)罐體 料口，釋放罐體內(nèi)的氣體，即得到海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料。
全文摘要
一種海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料及其制備方法，通過(guò)配料、混料、塑化擠出得到直徑2～5mm細(xì)條狀的膨潤(rùn)土基復(fù)合材料擠出物，將所述擠出物導(dǎo)入室溫水中冷卻，同時(shí)采用剪刀將細(xì)條狀產(chǎn)物切成短柱狀或細(xì)條狀，然后將所述產(chǎn)物放入25～100℃的水中浸泡5～20分鐘，使材料吸水潤(rùn)濕，再放入氣流膨化機(jī)的罐體內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)并加熱罐體，當(dāng)罐體內(nèi)氣壓達(dá)到0.5～1.0MPa時(shí)，打開(kāi)罐體料口，釋放罐體內(nèi)的氣體，即得所述復(fù)合吸附材料。采用本發(fā)明擴(kuò)大了膨潤(rùn)土與塑料復(fù)合擠出的造粒產(chǎn)品的孔隙尺寸和連通程度，從而顯著提高造粒產(chǎn)品的吸附能力和吸附速率。本發(fā)明的產(chǎn)品適用于含重金屬離子的廢水處理。
文檔編號(hào)B01J20/30GK102000541SQ201010553328
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者唐麗群, 廖芳艷, 楊梅金, 楊金林, 林美群, 王桂芳, 胡治流, 蘇秀娟, 莫偉, 馬少健 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)