一種鋇基改性膨潤土的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種膨潤土，具體涉及一種鋇基膨潤土的制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，被應(yīng)用于化工、石油、食品、交通、醫(yī)藥、造紙、能源、軍工和環(huán)保等二十多個領(lǐng)域，因而人們稱之“萬能土”。我國是膨潤土資源十分豐富的國家，礦產(chǎn)質(zhì)優(yōu)量大、種類齊全，包含:鈣基膨潤土、鈉基膨潤土、鋁基膨潤土、鎂基膨潤土以及鋰基膨潤土等。然而，我國的膨潤土資源中鈣基膨潤土占膨潤土總儲量的70%?80%，且大部分都屬于中低品味膨潤土，加之非金屬礦行業(yè)整體技術(shù)水平不高，至今未得以有效、合理的開發(fā)利用，造成大量的低品位鈣基膨潤土在開采過程中被閑置，不僅對生態(tài)環(huán)境造成了破壞，同時對膨潤土的資源消耗更是一種浪費。因此，鈣基膨潤土的開發(fā)利用及其改性研究便是一個迫在眉睫的重大課題。
[0003]膨潤土由于其特殊的層狀結(jié)構(gòu)，具有吸附、懸浮、離子交換性、無毒等一系列優(yōu)異的性能，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水的處理。然而普通膨潤土對于工業(yè)廢水中某些有害離子的處理效果并不明顯，例如硫酸根離子，比較成熟的處理方法有離子交換法、吸附法以及沉積法等，然而這些方法效果并不十分理想，且成本較高，工藝復(fù)雜，容易引入其他離子。研究表明，鋇改性膨潤土對硫酸根離子具有極佳的吸附效果，可以應(yīng)用于工業(yè)廢水中硫酸根的處理。
[0004]關(guān)于普通膨潤土的改性方法已有一些研究，常用的有活化法、添加劑改性法以及復(fù)合改性法，但是，針對鋇基改性膨潤土的制備方法的報道并不多，且方法不夠成熟，改性效果不佳。例如:張琳等在期刊論文“鋇改性膨潤土的制備及其對水溶液中Cr(VI)的吸附性能研究”中提出采用氯化鋇進行鋇基改性膨潤土的制備，其具體做法是先將鈣基膨潤土鈉化，然后在鈉基膨潤土漿液中加入氯化鋇，然后攪拌，過濾，洗滌制得鋇基改性膨潤土 ；陳玉等在期刊論文“氯化鋇改性膨潤土對亞甲基藍的吸附性能研究”中提到直接向氯化鋇溶液中加入鈉基膨潤土，采用氫氧化鈉滴定中和并靜置3天，然后洗滌、烘干、研磨、過篩制得鋇基改性膨潤土。然而，這些直接采用氯化鋇制備鋇基改性膨潤土的效果并不理想，鋇基改性不徹底，改性效果較差，其主要原因是:制備前沒有進行鈉基膨潤土的活化，膨潤土的硅氧四面體層間距較小，不利于可交換鈉離子的游出，更不利于離子半徑比鈉離子大的鋇離子的插入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋇基改性膨潤土的制備方法及應(yīng)用，鋇基改性完全，改性效果佳。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明提供了一種鋇基改性膨潤土的制備方法，包括以下步驟:
(I)將膨潤土、納米高嶺土和碳酸鋇以溫度500°C焙燒2?3個小時，取出放在干燥箱中冷卻至室溫，再研磨并通過250目篩，制得活化混合料粉末； (2)將步驟(I)制得的活化混合料粉末加入去離子水制得濃度為10%的漿料，采用磁力超聲波粉碎機振蕩攪拌5?lOmin，加入焦磷酸鉀、硝酸鋇和適量的稀硝酸，使?jié){體pH值達到7.0左右，繼續(xù)振蕩攪拌20?30min后，過濾并采用電熱鼓風(fēng)烘箱在105°C下烘烤10h，然后研磨過200目篩，制得鋇基改性膨潤土。
[0007]發(fā)明原理:將膨潤土焙燒活化，增加了蒙脫石分子結(jié)構(gòu)中硅氧四面體的層間距，提高金屬陽離子的可交換性，鋇離子半徑與普通膨潤土中的可交換金屬陽離子半徑相差不大，這是鋇改性膨潤土制備得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。納米高嶺土的單體結(jié)構(gòu)為硅氧四面體層和鋁氧八面體層相間夾層結(jié)構(gòu)，與蒙脫石結(jié)構(gòu)相似，將其與膨潤土一起焙燒活化，可以補償膨潤土在加熱活化過程中的損失。采用碳酸鋇和稀硝酸作為改性劑，可是得在漿料攪拌過程中產(chǎn)生二氧化碳氣體，增加蒙脫石晶體層的間距和提高可交換陽離子的游離度，有利于鋇離子的插入，提升改性效果，最后在研磨過篩前將改性后的膨潤土在高溫下烘烤，進一步提高鋇基改性膨潤土的活性和吸附性。
[0008]步驟(I)所述膨潤土為鈣基或鈉基膨潤土，要求蒙脫石含量為90%以上，陽離子交換容量大于25meq/100g ;由于膨潤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鋇基改性膨潤土的制備效率，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，容易降低鋇基改性膨潤土的制備效率。
[0009]步驟(I)所述納米高嶺土的白度大于90%，平均粒度為0.5?lum，最大游離水量為1%，其摻量為膨潤土用量的10%?20% ;高嶺土白度參數(shù)的設(shè)置是為了減少雜質(zhì)的引入，平均粒度及最大游離水量的要求是為了保證納米高嶺土的活性。
[0010]步驟(2)所述焦磷酸鉀的摻量為膨潤土用量的5%?15%，其中的鉀離子能夠起到活化作用，將不容易游離出的鈣離子置換出來，而鉀離子則可被鋇離子輕松的置換掉。
[0011]步驟(I)所述碳酸鋇的摻量為膨潤土用量的15%?30%，是提供鋇基改性膨潤土中鋇離子的主要原料。
[0012]步驟(2)所述硝酸鋇的摻量為膨潤土用量的5%?10%，其中含有的鋇離子可對碳酸鋇提供補償，保證漿體中鋇離子的充足，以提高改性效果。
[0013]步驟(2)所述稀硝酸的摩爾濃度為0.1?lmol/L。
[0014]上述鋇基改性膨潤土的制備方法在處理工業(yè)廢水中硫酸根離子方面的應(yīng)用。
[0015]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的鋇基改性膨潤土的制備方法能夠大大提高鋇基改性膨潤土的制備效率，方法所需的原材料及化學(xué)試劑為實驗室常用的化學(xué)試劑，容易獲得，成本較低，制備過程操作簡單，采用本發(fā)明方法制得的鋇基改性膨潤土鋇離子交換率較高，吸附性強，無毒，應(yīng)用時不會引入其他有害離子，可專門應(yīng)用于處理工業(yè)廢水中的硫酸根離子，效果極佳，硫酸根離子吸附率可達95%以上，且經(jīng)處理后可重復(fù)循環(huán)利用，降低工業(yè)廢水處理的綜合成本。
【具體實施方式】
[0016]下面對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。
[0017]實施例:
實施例1: 鋇基改性膨潤土的制備:將膨潤土、納米高嶺土、碳酸鋇放在馬弗爐中，以500°C的溫度焙燒2個小時，取出放在干燥箱中冷卻至室溫，再采用研磨機研磨，通過250目篩，制得活化混合料粉末。將制得的活化混合料粉末，加入去離子水制得濃度為10%的漿料，采用磁力超聲波粉碎機振蕩攪拌5min，加入一定量的焦磷酸鉀、硝酸鋇和適量的稀硝酸，使?jié){體pH值達到7.0左右，繼續(xù)振蕩攪拌20min后，過濾并基本晾干，用電熱