玻璃粉體增強(qiáng)Zr改性蒙脫土蜂窩狀塊體鉻吸附劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，尤其涉及玻璃粉體增強(qiáng)Zr改性蒙脫土蜂窩狀塊體鉻吸附劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蒙脫土(MMT)具有較大的比表面積和陽(yáng)離子交換容量，成為了目前吸附劑材料研宄的重點(diǎn)。作為一種高效的天然吸附劑，蒙脫土的吸附作用主要是離子交換和表面絡(luò)合吸附作用，蒙脫土是2: I或者TOT型的層狀水鋁硅酸鹽礦物，一般為白色或淡黃色。結(jié)構(gòu)單元層為兩片頂角朝里的S1-O四面體(T層)中夾一層Al-O4 (OH)2A面體片(O層)。蒙脫土晶格間由于存在異價(jià)類質(zhì)同象置換，鋁氧八面體中的部分鋁原子易被低價(jià)原子取代，例如Mg2+、Fe2+等，使得晶體層間帶有一定的負(fù)電荷，為了保持電中性，晶體間吸附了大半徑的陽(yáng)離子如Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Li+、H+，這些陽(yáng)離子以水合狀態(tài)出現(xiàn)，并且可以相互交換。
[0003]利用鋯鹽改性鈉基納米蒙脫土可提高蒙脫土對(duì)鉻的吸附量，但制得的Zr-MMT多為粉體，實(shí)際廢水處理中粉體易隨出水流失，分離困難，豆小敏等(200910091394.5)也研宄了通過(guò)聚乙烯醇和羧酸的酯化反應(yīng)將除砷、氟的吸附劑粉末制成顆粒，提高了吸附劑的強(qiáng)度，但均沒(méi)有多孔結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種不易流失且方便分離的玻璃粉體增強(qiáng)Zr改性蒙脫土蜂窩狀塊體鉻吸附劑及其制備方法。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明制備方法的技術(shù)方案是:
[0006]取凝膠聚合的單體Ag、交聯(lián)劑和分散劑溶于水形成混合溶液，在該混合溶液中加Λ Bg的Zr改性蒙脫土粉體、CmL粒徑為I?1.5mm的聚苯乙稀球以及與單體的質(zhì)量比為1: (5?20)的玻璃粉體，其中A:B:C = (10?15): (21?29): (90?120)，混合均勻得到漿料，在漿料中加入凝膠聚合的起泡劑、引發(fā)劑和催化劑，混合均勻進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)完成后得到干坯體，將干坯體在330?440°C和550?700°C分別進(jìn)行保溫，得到玻璃粉體增強(qiáng)Zr改性蒙脫土蜂窩狀塊體鉻吸附劑。
[0007]進(jìn)一步地，本發(fā)明包括以下具體步驟:
[0008]I)將單體Ag，交聯(lián)劑Rg和分散劑SmL溶于TmL水中得到混合溶液，其中單體為丙烯酰胺或N，N- 二甲基丙烯酰胺，且A:R:S:T = (10?15): (I?1.5): (1.2?1.7):15 ；
[0009]2)在步驟I)所得混合溶液中加入Zr改性蒙脫土粉體Dg，攪拌均勻后加入粒徑為I?1.5mm的聚苯乙烯球CmL，A:D:C = (10?15): (3?7): (90?120)，得到漿料I ;
[0010]3)將Zr改性蒙脫土粉體Eg與玻璃粉體加入FmL水中，其中A:E:F = (10?15):(18?22):35，且D+E = B;玻璃粉體的質(zhì)量與步驟I)中單體的質(zhì)量比為1: (5?20)，充分混勻，得到Zr改性蒙脫土的懸濁液，并加入步驟2)所得漿料I中，混合均勻得到漿料II ;
[0011]4)在步驟3)所得漿料II中加入起泡劑Xg、引發(fā)劑Yg和催化劑ZmL，其中A:X:Y:Z = (10?15):(2.0 ~ 4.0):(0.01 ~ 1.0): (0.4?2)，攪拌直到有刺激性氣味產(chǎn)生后注入模具，成型；
[0012]5)在40?60°C干燥50?70h后得到干坯體；
[0013]6)將干坯體在330?440 °C和550?700 °C分別進(jìn)行保溫，隨爐冷卻，得到玻璃粉體增強(qiáng)Zr改性蒙脫土蜂窩狀塊體鉻吸附劑。
[0014]進(jìn)一步地，所述的Zr改性蒙脫土粉體的制備步驟包括:
[0015]a)取質(zhì)量濃度為10%的蒙脫土懸濁液；
[0016]b)在30?80°C攪拌條件下，將硫酸鋯溶液滴加到蒙脫土懸濁液中，其中硫酸鋯與蒙脫土的質(zhì)量比為(I?2): 5，滴加完畢后繼續(xù)攪拌I?1.5h，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值為2?8，浸漬后離心，取出離心后的濾餅；
[0017]c)將濾餅干燥后研磨過(guò)篩，在200?500°C下焙燒3?4個(gè)小時(shí)得到Zr改性蒙脫土粉體。
[0018]進(jìn)一步地，所述步驟b)中浸漬6?8h后離心，步驟成c)中在70?90°C下干燥，且過(guò)篩所用篩網(wǎng)為200目。
[0019]進(jìn)一步地，蒙脫土采用鈉基納米蒙脫土。
[0020]進(jìn)一步地，所述的玻璃粉體為B2O3-Na2O-Bi2O3，其中按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，B2O3為30?60%, Na2O:30 ?60%，Bi2O3-1O ?20%。
[0021]進(jìn)一步地，所述的交聯(lián)劑為N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，分散劑為聚丙烯酸銨鹽或檸檬酸銨，起泡劑為月桂醇硫酸酯TEA鹽，引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨或偶氮[2-脒基丙烷]鹽酸鹽，催化劑為N，N，N，，N，，_四甲基乙二胺。
[0022]進(jìn)一步地，所述的催化劑濃度為0.35g/100mL。
[0023]進(jìn)一步地，干坯體保溫過(guò)程具體為:首先從室溫以5°C /min的速率升高到330?440°C保溫5?7h，再以2V /min的速率升高到550?700°C保溫I?3h。
[0024]本發(fā)明鉻吸附劑的技術(shù)方案是:所述的玻璃粉體增強(qiáng)Zr改性蒙脫土蜂窩狀塊體鉻吸附劑為規(guī)則的多孔材料，且孔徑為1.0?1.5mm。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0026]本發(fā)明通過(guò)使用鋯改性的蒙脫土作為吸附劑，鋯鹽柱撐蒙脫土，增大蒙脫土的層間距和比表面積，從而增大了蒙脫土的吸附量；而且通過(guò)將Zr改性蒙脫土粉體、聚苯乙烯球和玻璃粉體加入聚合反應(yīng)的原料中，在不改變蒙脫土基本性質(zhì)的條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)將Zr改性蒙脫土粉體成型，使Zr改性蒙脫土粉體、聚苯乙烯球和玻璃粉體均勻嵌入聚合物鏈中，形成具有規(guī)則結(jié)構(gòu)的坯體，而且玻璃粉體利于提高坯體的強(qiáng)度，再通過(guò)分段控制保溫?zé)Y(jié)溫度，在330?440°C低溫?zé)Y(jié)時(shí)，使聚苯乙烯球裂解，從而其所在的位置出現(xiàn)空隙，形成蜂窩狀的多孔結(jié)構(gòu)；在550?700°C高溫?zé)Y(jié)時(shí)，使Zr改性蒙脫土保持原有的層間距，同時(shí)增加強(qiáng)度，最終制成蜂窩狀塊體Zr-MMT鉻吸附劑。
[0027]本發(fā)明將粉體的Zr-MMT制成規(guī)則的塊體多孔材料，且制成的多孔吸附劑孔徑約為1.0?1.5mm，透水性好，用于處理低濃度的含鉻廢水，廢水與吸附劑的接觸面積更大，更利于吸附，用GB/T 7466-87測(cè)得，本發(fā)明對(duì)Cr (III)的吸附量至少達(dá)到5.4mg/g，吸附效果好；且形成的塊體多孔材料，有效解決粉體在應(yīng)用過(guò)程中易流失的問(wèn)題，易分離。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制得的蜂窩狀塊體Zr-MMT鉻吸附劑的掃描電鏡圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明的具體制備步驟包括:
[0030]I)將鈉基納米蒙脫土配置成質(zhì)量濃度為10%的蒙脫土懸濁液，室溫高速攪拌30min備用。
[0031 ] 2)在30?80°C下高速攪拌，將硫酸鋯溶液滴加到蒙脫土懸濁液中，硫酸鋯與蒙脫土的質(zhì)量比為(I?2): 5，滴加完畢后繼續(xù)攪拌I?1.5h，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH = 2?8，浸漬6?8h，離心，取出離心后的濾餅置于燒杯中。
[0032]3)將濾餅在70?90°C下干燥，干燥后研磨過(guò)200目篩，在200?500°C下焙燒3?4個(gè)小時(shí)得到Zr改性蒙脫土粉體，即Zr-MMT納米吸附劑，以下簡(jiǎn)稱Zr-MMT粉體。
[0033]4)將凝膠聚合的單體丙烯酰胺(AM)或N，N_ 二甲基丙烯酰胺Ag，交聯(lián)劑N，N’_亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)Rg，溶于TmL水中，溶解后加入分散劑聚丙烯酸銨鹽或檸檬酸銨SmL，攪拌均勻，得到混合溶液，其中A:R:S:T = (10?15): (I?1.5): (1.2?1.7):15。
[0034]5)在步驟4)所得混合溶液中緩慢加入步驟3)得到的Zr-MMT粉體Dg，攪拌均勻后加入粒徑為I?1.5mm的聚苯乙烯球CmL，A:D:C = (10?15): (3?7): (90?120)，得到漿料I。