本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體而言，涉及一種環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，膨潤(rùn)土廣泛應(yīng)用于石油、化工、造紙、醫(yī)藥、國(guó)防、環(huán)保、鑄造材料等方面。因此，膨潤(rùn)土有“萬能土”之稱。我國(guó)膨潤(rùn)土資源豐富“價(jià)廉易得，具有較大的比表面積且對(duì)重金屬有吸附性能。膨潤(rùn)土作為一種吸附劑用來處理各種污染，在土壤的改良、污染廢水的處理方面取得了一些成功的應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中膨潤(rùn)土的吸附性能沒有很好。
發(fā)明人就提高膨潤(rùn)土的吸附性能做了一系列研究，并發(fā)明了一種環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土及其制備方法，其旨在改善現(xiàn)有的膨潤(rùn)土的吸附性能不佳的問題。
本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：
一種環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土，其原料主要包括按重量份數(shù)計(jì)的以下組分：
67-85份的鋰基膨潤(rùn)土、21-35份的沸石、7-11份的甲基纖維素以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31-38％的雙氧水130-160份。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，上述原料主要包括按重量份數(shù)計(jì)的以下組分：
70-80份的鋰基膨潤(rùn)土、25-30份的沸石、7-10份的甲基纖維素以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31-35％的雙氧水130-150份。
本發(fā)明還提供一種技術(shù)方案：
上述的環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土的制備方法，包括：依次用鹽酸洗滌鋰基膨潤(rùn)土與沸石后烘干，將烘干后的鋰基膨潤(rùn)土與沸石與雙氧水混合后置于60-80℃下浸泡3-5小時(shí)。過濾、洗滌、干燥，向干燥后的顆?；旌衔飮娡考谆w維素的水溶液，并加熱，使顆?；旌衔锇粚蛹谆w維素薄膜，烘干。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，上述將混合鋰基膨潤(rùn)土、沸石以及雙氧水的體系浸泡3-5小時(shí)之后進(jìn)行超聲震蕩40-70分鐘后再進(jìn)行過濾。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，上述超聲震蕩的聲頻率為25～40hz，超聲功率為80～100kwh。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，上述對(duì)鋰基膨潤(rùn)土進(jìn)行鹽酸洗滌之前，還包括：
將鋰基膨潤(rùn)土置于水中水化2-3天，然后置于-50～-40℃下凍結(jié)2-3天，常溫下解凍后置于90-110℃的環(huán)境中烘干。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，上述鋰基膨潤(rùn)土通過以下步驟制得：
將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的膨潤(rùn)土水溶液與碳酸鋰、乙酸混合后在80-100℃下反應(yīng)1-2小時(shí)后烘干。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，上述在反應(yīng)過程中，控制反應(yīng)溶液的ph為7-8。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，上述膨潤(rùn)土的蒙脫石含量大于等于90％，陽離子交換容量大于25meq/100g。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，上述甲基纖維素的水溶液的體積濃度為62-74％。
本發(fā)明實(shí)施例提供的環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土及其制備方法的有益效果是：
甲基纖維素具有優(yōu)良的潤(rùn)濕性、分散性、粘接性；甲基纖維素薄膜可以增加整個(gè)體系的吸收性能。雙氧水可以增加鋰基膨潤(rùn)土的空隙數(shù)量。同時(shí)增加鋰基膨潤(rùn)土的活性。通過本發(fā)明提供的制備方法制備得到的環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土具有孔隙率大、吸附活性強(qiáng)以增大其吸附性能。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土及其制備方法進(jìn)行具體說明。
一種環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土，其原料主要包括按重量份數(shù)計(jì)的以下組分：67-85份的鋰基膨潤(rùn)土、21-35份的沸石、7-11份的甲基纖維素以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31-38％的雙氧水130-160份。
甲基纖維素為白色或類白色纖維狀或顆粒狀粉末；具有優(yōu)良的潤(rùn)濕性、分散性、粘接性、增稠性、乳化性、保水性和成膜性，以及對(duì)油脂的不透性。所成膜具有優(yōu)良的韌性、柔曲性和透明度。
雙氧水可以提高鋰基膨潤(rùn)土的純凈度以及孔的含量，雙氧水會(huì)分解成為水和氧氣，從而增加鋰基膨潤(rùn)土的空隙數(shù)量。
雙氧水進(jìn)入鋰基膨潤(rùn)土后，部分會(huì)停留在鋰基膨潤(rùn)土的內(nèi)部，且雙氧水會(huì)對(duì)鋰基膨潤(rùn)土進(jìn)行輕微氧化，從而小幅度擴(kuò)大鋰基膨潤(rùn)土內(nèi)部空隙的大小。
沸石具有離子交換性、吸附分離性、催化性、穩(wěn)定性、化學(xué)反應(yīng)性、可逆的脫水性等；沸石與鋰基膨潤(rùn)土混合，也可以對(duì)一些物質(zhì)進(jìn)行吸附。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，上述原料主要包括按重量份數(shù)計(jì)的以下組分：70-80份的鋰基膨潤(rùn)土、25-30份的沸石、7-10份的甲基纖維素以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31-35％的雙氧水130-150份。
本發(fā)明還提供一種技術(shù)方案：
上述的環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土的制備方法，包括：依次用鹽酸洗滌鋰基膨潤(rùn)土與沸石后烘干，將烘干后的鋰基膨潤(rùn)土與沸石與雙氧水混合后置于60-80℃下浸泡3-5小時(shí)。過濾、洗滌、干燥，向干燥后的顆粒混合物噴涂甲基纖維素的水溶液，并加熱，使顆?；旌衔锇粚蛹谆w維素薄膜，烘干。
用鹽酸洗滌鋰基膨潤(rùn)土與沸石，將鋰基膨潤(rùn)土與沸石進(jìn)行清洗然后烘干，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31-35％的雙氧水浸泡鋰基膨潤(rùn)土與沸石。部分雙氧水會(huì)停留在鋰基膨潤(rùn)土的內(nèi)部，且雙氧水會(huì)對(duì)鋰基膨潤(rùn)土進(jìn)行輕微氧化，從而小幅度擴(kuò)大鋰基膨潤(rùn)土內(nèi)部空隙的大小。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，上述對(duì)鋰基膨潤(rùn)土進(jìn)行鹽酸洗滌之前，還包括：
將鋰基膨潤(rùn)土置于水中水化2-3天，然后置于-50～-40℃下凍結(jié)2-3天，常溫下解凍后置于90-110℃的環(huán)境中烘干。
對(duì)鋰基膨潤(rùn)土進(jìn)行水化、凍結(jié)、常溫解凍然后烘干；該過程破壞了膨潤(rùn)土顆粒的聚集方式，分散性增強(qiáng)，顆粒之間的接觸幾率增加，顆粒與顆粒之間的距離減小，特別是具有粘性的細(xì)顆粒的存在，使顆粒之間形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。顆粒之間直接接觸，增加懸浮液流動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦力。內(nèi)摩擦力增加，能夠抵抗的外力增加。增加最終鋰基膨潤(rùn)土的吸附性能。
鋰基膨潤(rùn)土通過以下步驟制得：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的膨潤(rùn)土水溶液與碳酸鋰、乙酸混合后在80-100℃下反應(yīng)1-2小時(shí)后烘干。進(jìn)一步地，上述在反應(yīng)過程中，控制反應(yīng)溶液的ph為7-8。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，上述膨潤(rùn)土的蒙脫石含量大于等于90％，陽離子交換容量大于25meq/100g。
由于膨潤(rùn)土的主要成分是蒙脫石，外加一些雜質(zhì)，如果蒙脫石含量較低的話不利于提高鋰基改性膨潤(rùn)土的制備效率，同理，陽離子交換容量若較小則說明蒙脫石含量少，且品質(zhì)不好，容易降低鋰基改性膨潤(rùn)土的制備效率。
向干燥后的顆?；旌衔飮娡考谆w維素的水溶液，并加熱，使顆?；旌衔锇粚蛹谆w維素薄膜。甲基纖維素薄膜可以增加整個(gè)體系的吸收性能。詳細(xì)地，甲基纖維素的水溶液的體積濃度為62-74％。
于60-80℃下浸泡3-5小時(shí)，雙氧水會(huì)分解產(chǎn)生氣泡進(jìn)行擴(kuò)孔，此外，雙氧水也會(huì)改變鋰基膨潤(rùn)土外表的活性，增加鋰基膨潤(rùn)土對(duì)金屬離子(例如鋅離子或者鉛離子的)吸收性能。
進(jìn)一步地，在其他實(shí)施例中，上述將混合鋰基膨潤(rùn)土、沸石以及雙氧水的體系浸泡3-5小時(shí)之后進(jìn)行超聲震蕩40-70分鐘后再進(jìn)行過濾。超聲震蕩可以使雙氧水更好地進(jìn)入鋰基膨潤(rùn)土的內(nèi)部。進(jìn)一步地，上述超聲震蕩的聲頻率為25～40hz，超聲功率為80～100kwh。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，鋰基膨潤(rùn)土、沸石在雙氧水內(nèi)浸泡過濾之后烘干之前還包括將鋰基膨潤(rùn)土、沸石置于95％的酒精中浸泡30-50min。
95％的酒精會(huì)將鋰基膨潤(rùn)土、沸石內(nèi)的水份帶走，雙氧水濃度增加，高濃度的雙氧水會(huì)對(duì)鋰基膨潤(rùn)土、沸石內(nèi)的空隙進(jìn)行擴(kuò)孔。進(jìn)一步地，為了保證反應(yīng)過程中的安全性，改步驟在低溫(2℃左右)下進(jìn)行。
鋰基膨潤(rùn)土具有極高的物理化學(xué)性，在水中的分散性，膨脹性及低失水性均優(yōu)于同類鈉基膨潤(rùn)土。因此，鋰基膨潤(rùn)土在雙氧水中的的分散性更加。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明的實(shí)施例中，整個(gè)過程使用的原料均易得，且反應(yīng)過程中的條件不苛刻；反應(yīng)條件溫和。所以整個(gè)制備過程中節(jié)能保環(huán)。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土，主要通過以下步驟制得：
稱量原料：67g的鋰基膨潤(rùn)土、35g的沸石、11g的甲基纖維素以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38％的雙氧水160g。其中，膨潤(rùn)土的蒙脫石含量為90％，陽離子交換容量大于25meq/100g。
用鹽酸洗滌鋰基膨潤(rùn)土與沸石后烘干，將烘干后的鋰基膨潤(rùn)土與沸石與雙氧水混合后置于80℃下浸泡5小時(shí)。過濾、洗滌、干燥，向干燥后的顆?；旌衔飮娡考谆w維素的水溶液，并加熱，使顆?；旌衔锇粚蛹谆w維素薄膜，烘干。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土，主要通過以下步驟制得：
稱量原料：85g的鋰基膨潤(rùn)土、21g的沸石、7g的甲基纖維素以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31％的雙氧水130g。其中，膨潤(rùn)土的蒙脫石含量為92％，陽離子交換容量大于25meq/100g。
用鹽酸洗滌鋰基膨潤(rùn)土與沸石后烘干，將烘干后的鋰基膨潤(rùn)土與沸石與雙氧水混合后置于75℃下浸泡3小時(shí)。過濾、洗滌、干燥，向干燥后的顆?；旌衔飮娡矿w積濃度為74％甲基纖維素的水溶液，并加熱，使顆?；旌衔锇粚蛹谆w維素薄膜，烘干。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供一種環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土，主要通過以下步驟制得：
稱量原料：76g的鋰基膨潤(rùn)土、27g的沸石、9g的甲基纖維素以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36％的雙氧水140g。其中，膨潤(rùn)土的蒙脫石含量為93％，陽離子交換容量大于25meq/100g。
用鹽酸洗滌鋰基膨潤(rùn)土與沸石后烘干，將烘干后的鋰基膨潤(rùn)土與沸石與雙氧水混合后置于60℃下浸泡3小時(shí)，超聲震蕩70分鐘(超聲震蕩的聲頻率為40hz，超聲功率為100kwh)。過濾、洗滌、干燥，向干燥后的顆?；旌衔飮娡矿w積濃度為62％甲基纖維素的水溶液，并加熱，使顆?；旌衔锇粚蛹谆w維素薄膜，烘干。
實(shí)施例4
本實(shí)施例提供一種環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土，主要通過以下步驟制得：
稱量原料：75g的鋰基膨潤(rùn)土、25g的沸石、10g的甲基纖維素以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35％的雙氧水150g。其中，膨潤(rùn)土的蒙脫石含量為90％，陽離子交換容量大于25meq/100g。
用鹽酸洗滌鋰基膨潤(rùn)土與沸石后烘干，將烘干后的鋰基膨潤(rùn)土與沸石與雙氧水混合后置于70℃下浸泡4小時(shí)，超聲震蕩40分鐘(超聲震蕩的聲頻率為40hz，超聲功率為100kwh)。過濾、洗滌、干燥，向干燥后的顆粒混合物噴涂體積濃度為74％甲基纖維素的水溶液，并加熱，使顆?；旌衔锇粚蛹谆w維素薄膜，烘干。
實(shí)施例5
本實(shí)施例提供一種環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土，主要通過以下步驟制得：
稱量原料：80g的鋰基膨潤(rùn)土、25g的沸石、7g的甲基纖維素以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31％的雙氧水130g。其中，膨潤(rùn)土的蒙脫石含量為90％，陽離子交換容量大于25meq/100g。
其中，鋰基膨潤(rùn)土的制備如下：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的膨潤(rùn)土水溶液與碳酸鋰、乙酸混合后在100℃下反應(yīng)2小時(shí)，控制反應(yīng)溶液的ph為7-8，烘干。
將鋰基膨潤(rùn)土置于水中水化2天，然后置于-50℃下凍結(jié)2天，常溫下解凍后置于110℃的環(huán)境中烘干。將鋰基膨潤(rùn)水化、凍結(jié)、常溫下解凍重復(fù)6次。
用鹽酸洗滌鋰基膨潤(rùn)土與沸石后烘干，將烘干后的鋰基膨潤(rùn)土與沸石與雙氧水混合后置于60℃下浸泡3-5小時(shí)，超聲震蕩40分鐘(超聲震蕩的聲頻率為40hz，超聲功率為100kwh)。過濾、洗滌、干燥，向干燥后的顆?；旌衔飮娡考谆w維素的水溶液，并加熱，使顆?；旌衔锇粚蛹谆w維素薄膜，烘干。
實(shí)施例6
本實(shí)施例提供一種環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土，主要通過以下步驟制得：
稱量原料：78g的鋰基膨潤(rùn)土、25g的沸石、7-10g的甲基纖維素以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35％的雙氧水135g。
其中，鋰基膨潤(rùn)土的制備如下：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的膨潤(rùn)土水溶液與碳酸鋰、乙酸混合后在80℃下反應(yīng)2小時(shí)，控制反應(yīng)溶液的ph為7-8，烘干。
將鋰基膨潤(rùn)土置于水中水化2天，然后置于-40℃下凍結(jié)2天，常溫下解凍后置于90℃的環(huán)境中烘干。將鋰基膨潤(rùn)水化、凍結(jié)、常溫下解凍重復(fù)1次。
用鹽酸洗滌鋰基膨潤(rùn)土與沸石后烘干，將烘干后的鋰基膨潤(rùn)土與沸石與雙氧水混合后置于60℃下浸泡3小時(shí)，超聲震蕩70分鐘(超聲震蕩的聲頻率為40hz，超聲功率為100kwh)。過濾、洗滌、干燥，向干燥后的顆?；旌衔飮娡考谆w維素的水溶液，并加熱，使顆?；旌衔锇粚蛹谆w維素薄膜，烘干。
實(shí)施例7
本實(shí)施例提供一種環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土，主要通過以下步驟制得：
稱量原料：78g的鋰基膨潤(rùn)土、28g的沸石、9g的甲基纖維素以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34％的雙氧水145g。其中，膨潤(rùn)土的蒙脫石含量等于90％，陽離子交換容量大于25meq/100g。
其中，鋰基膨潤(rùn)土的制備如下：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的膨潤(rùn)土水溶液與碳酸鋰、乙酸混合后在90℃下反應(yīng)2小時(shí)，控制反應(yīng)溶液的ph為7-8，烘干。
將鋰基膨潤(rùn)土置于水中水化3天，然后置于-40℃下凍結(jié)2-3天，常溫下解凍后置于110℃的環(huán)境中烘干。將鋰基膨潤(rùn)水化、凍結(jié)、常溫下解凍重復(fù)8次。
用鹽酸洗滌鋰基膨潤(rùn)土與沸石后烘干，將烘干后的鋰基膨潤(rùn)土與沸石與雙氧水混合后置于60℃下浸泡3-5小時(shí)，超聲震蕩60分鐘(超聲震蕩的聲頻率為40hz，超聲功率為100kwh)。過濾、洗滌、干燥，向干燥后的顆?；旌衔飮娡考谆w維素的水溶液，并加熱，使顆?；旌衔锇粚蛹谆w維素薄膜，烘干。
試驗(yàn)例
對(duì)實(shí)施例1-實(shí)施例7制備得到的環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土以及天然膨潤(rùn)土對(duì)zn2+、pb2+的吸附進(jìn)行檢測(cè)。
對(duì)zn2+的吸附檢測(cè)實(shí)驗(yàn)如下：
準(zhǔn)確稱取0.2g的各種膨潤(rùn)土(實(shí)施例1-實(shí)施例7制備得到的環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土以及天然膨潤(rùn)土)，將之加入到25ml20mg/l(c0)的zn2+溶液中，用1mol/l的hcl和naoh調(diào)節(jié)溶液的ph值，然后在室溫(吸附溫度)下于水浴振蕩器中以180r/rain的速度振蕩1h(吸附時(shí)間實(shí)驗(yàn)除外)，取出過濾。過濾液以4000r/rain離心后取上層清液用分光光度計(jì)測(cè)定其平衡濃度。按下面的公式計(jì)算吸附去除率。
吸附去除率a＝(c0-ct)/c0×100％
分別記錄20min以及60min的吸附去除率a；檢測(cè)結(jié)果如表1。
對(duì)pb2+的吸附檢測(cè)實(shí)驗(yàn)如下：
量取0.01mol/l的pb2+溶液100ml加入250ml燒瓶中，再加入1.0g的各種膨潤(rùn)土樣品。調(diào)節(jié)恒溫水浴溫度為25℃，開動(dòng)攪拌器。間隔20min進(jìn)行分析；檢測(cè)20min以及60min的pb2+的濃度。檢測(cè)結(jié)果如表1。
表1實(shí)施例1-7提供的膨潤(rùn)土以及自然膨潤(rùn)土的吸附性能
通過表1中的數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土與自然的膨潤(rùn)土而言，前者對(duì)zn2+的吸附性能以及對(duì)pb2+的吸附性能均優(yōu)于自然的膨潤(rùn)土。
說明本發(fā)明實(shí)施例制備得到的環(huán)保高吸附性能的膨潤(rùn)土的吸附性能優(yōu)于自然的膨潤(rùn)土。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。