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CN107321300A - 一种环保高吸附性能的膨润土及其制备方法 - Google Patents

一种环保高吸附性能的膨润土及其制备方法 Download PDF

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CN107321300A
CN107321300A CN201710777494.8A CN201710777494A CN107321300A CN 107321300 A CN107321300 A CN 107321300A CN 201710777494 A CN201710777494 A CN 201710777494A CN 107321300 A CN107321300 A CN 107321300A
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lithium
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张占华
关雪松
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Hechuan Branch Chongqing Kameilun Technology Co Ltd
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Hechuan Branch Chongqing Kameilun Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及材料领域，具体而言，涉及一种环保高吸附性能的膨润土及其制备方法。一种环保高吸附性能的膨润土，其原料主要包括按重量份数计的以下组分：67‑85份的锂基膨润土、21‑35份的沸石、7‑11份的甲基纤维素以及质量分数为31‑38％的双氧水130‑160份。甲基纤维素具有优良的润湿性、分散性、粘接性；甲基纤维素薄膜可以增加整个体系的吸收性能。双氧水可以增加锂基膨润土的空隙数量。同时增加锂基膨润土的活性。通过本发明提供的制备方法制备得到的环保高吸附性能的膨润土具有孔隙率大、吸附活性强以增大其吸附性能。

Description

一种环保高吸附性能的膨润土及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体而言，涉及一种环保高吸附性能的膨润土及其制备方法。
背景技术
近年来，膨润土广泛应用于石油、化工、造纸、医药、国防、环保、铸造材料等方面。因此，膨润土有“万能土”之称。我国膨润土资源丰富“价廉易得，具有较大的比表面积且对重金属有吸附性能。膨润土作为一种吸附剂用来处理各种污染，在土壤的改良、污染废水的处理方面取得了一些成功的应用。现有技术中膨润土的吸附性能没有很好。
发明人就提高膨润土的吸附性能做了一系列研究，并发明了一种环保高吸附性能的膨润土。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保高吸附性能的膨润土及其制备方法，其旨在改善现有的膨润土的吸附性能不佳的问题。
本发明提供一种技术方案：
一种环保高吸附性能的膨润土，其原料主要包括按重量份数计的以下组分：
67-85份的锂基膨润土、21-35份的沸石、7-11份的甲基纤维素以及质量分数为31-38％的双氧水130-160份。
在本发明的其他实施例中，上述原料主要包括按重量份数计的以下组分：
70-80份的锂基膨润土、25-30份的沸石、7-10份的甲基纤维素以及质量分数为31-35％的双氧水130-150份。
本发明还提供一种技术方案：
上述的环保高吸附性能的膨润土的制备方法，包括：依次用盐酸洗涤锂基膨润土与沸石后烘干，将烘干后的锂基膨润土与沸石与双氧水混合后置于60-80℃下浸泡3-5小时。过滤、洗涤、干燥，向干燥后的颗粒混合物喷涂甲基纤维素的水溶液，并加热，使颗粒混合物包裹一层甲基纤维素薄膜，烘干。
在本发明的其他实施例中，上述将混合锂基膨润土、沸石以及双氧水的体系浸泡3-5小时之后进行超声震荡40-70分钟后再进行过滤。
在本发明的其他实施例中，上述超声震荡的声频率为25～40Hz，超声功率为80～100KWH。
在本发明的其他实施例中，上述对锂基膨润土进行盐酸洗涤之前，还包括：
将锂基膨润土置于水中水化2-3天，然后置于-50～-40℃下冻结2-3天，常温下解冻后置于90-110℃的环境中烘干。
在本发明的其他实施例中，上述锂基膨润土通过以下步骤制得：
将质量分数为5％的膨润土水溶液与碳酸锂、乙酸混合后在80-100℃下反应1-2小时后烘干。
在本发明的其他实施例中，上述在反应过程中，控制反应溶液的pH为7-8。
在本发明的其他实施例中，上述膨润土的蒙脱石含量大于等于90％，阳离子交换容量大于25meq/100g。
在本发明的其他实施例中，上述甲基纤维素的水溶液的体积浓度为62-74％。
本发明实施例提供的环保高吸附性能的膨润土及其制备方法的有益效果是：
甲基纤维素具有优良的润湿性、分散性、粘接性；甲基纤维素薄膜可以增加整个体系的吸收性能。双氧水可以增加锂基膨润土的空隙数量。同时增加锂基膨润土的活性。通过本发明提供的制备方法制备得到的环保高吸附性能的膨润土具有孔隙率大、吸附活性强以增大其吸附性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的环保高吸附性能的膨润土及其制备方法进行具体说明。
一种环保高吸附性能的膨润土，其原料主要包括按重量份数计的以下组分：67-85份的锂基膨润土、21-35份的沸石、7-11份的甲基纤维素以及质量分数为31-38％的双氧水130-160份。
甲基纤维素为白色或类白色纤维状或颗粒状粉末；具有优良的润湿性、分散性、粘接性、增稠性、乳化性、保水性和成膜性，以及对油脂的不透性。所成膜具有优良的韧性、柔曲性和透明度。
双氧水可以提高锂基膨润土的纯净度以及孔的含量，双氧水会分解成为水和氧气，从而增加锂基膨润土的空隙数量。
双氧水进入锂基膨润土后，部分会停留在锂基膨润土的内部，且双氧水会对锂基膨润土进行轻微氧化，从而小幅度扩大锂基膨润土内部空隙的大小。
沸石具有离子交换性、吸附分离性、催化性、稳定性、化学反应性、可逆的脱水性等；沸石与锂基膨润土混合，也可以对一些物质进行吸附。
在本发明的其他实施例中，上述原料主要包括按重量份数计的以下组分：70-80份的锂基膨润土、25-30份的沸石、7-10份的甲基纤维素以及质量分数为31-35％的双氧水130-150份。
本发明还提供一种技术方案：
上述的环保高吸附性能的膨润土的制备方法，包括：依次用盐酸洗涤锂基膨润土与沸石后烘干，将烘干后的锂基膨润土与沸石与双氧水混合后置于60-80℃下浸泡3-5小时。过滤、洗涤、干燥，向干燥后的颗粒混合物喷涂甲基纤维素的水溶液，并加热，使颗粒混合物包裹一层甲基纤维素薄膜，烘干。
用盐酸洗涤锂基膨润土与沸石，将锂基膨润土与沸石进行清洗然后烘干，采用质量分数为31-35％的双氧水浸泡锂基膨润土与沸石。部分双氧水会停留在锂基膨润土的内部，且双氧水会对锂基膨润土进行轻微氧化，从而小幅度扩大锂基膨润土内部空隙的大小。
在本发明的其他实施例中，上述对锂基膨润土进行盐酸洗涤之前，还包括：
将锂基膨润土置于水中水化2-3天，然后置于-50～-40℃下冻结2-3天，常温下解冻后置于90-110℃的环境中烘干。
对锂基膨润土进行水化、冻结、常温解冻然后烘干；该过程破坏了膨润土颗粒的聚集方式，分散性增强，颗粒之间的接触几率增加，颗粒与颗粒之间的距离减小，特别是具有粘性的细颗粒的存在，使颗粒之间形成网格结构。颗粒之间直接接触，增加悬浮液流动时的内摩擦力。内摩擦力增加，能够抵抗的外力增加。增加最终锂基膨润土的吸附性能。
锂基膨润土通过以下步骤制得：将质量分数为5％的膨润土水溶液与碳酸锂、乙酸混合后在80-100℃下反应1-2小时后烘干。进一步地，上述在反应过程中，控制反应溶液的pH为7-8。
在本发明的其他实施例中，上述膨润土的蒙脱石含量大于等于90％，阳离子交换容量大于25meq/100g。
由于膨润土的主要成分是蒙脱石，外加一些杂质，如果蒙脱石含量较低的话不利于提高锂基改性膨润土的制备效率，同理，阳离子交换容量若较小则说明蒙脱石含量少，且品质不好，容易降低锂基改性膨润土的制备效率。
向干燥后的颗粒混合物喷涂甲基纤维素的水溶液，并加热，使颗粒混合物包裹一层甲基纤维素薄膜。甲基纤维素薄膜可以增加整个体系的吸收性能。详细地，甲基纤维素的水溶液的体积浓度为62-74％。
于60-80℃下浸泡3-5小时，双氧水会分解产生气泡进行扩孔，此外，双氧水也会改变锂基膨润土外表的活性，增加锂基膨润土对金属离子(例如锌离子或者铅离子的)吸收性能。
进一步地，在其他实施例中，上述将混合锂基膨润土、沸石以及双氧水的体系浸泡3-5小时之后进行超声震荡40-70分钟后再进行过滤。超声震荡可以使双氧水更好地进入锂基膨润土的内部。进一步地，上述超声震荡的声频率为25～40Hz，超声功率为80～100KWH。
在本发明的其他实施例中，锂基膨润土、沸石在双氧水内浸泡过滤之后烘干之前还包括将锂基膨润土、沸石置于95％的酒精中浸泡30-50min。
95％的酒精会将锂基膨润土、沸石内的水份带走，双氧水浓度增加，高浓度的双氧水会对锂基膨润土、沸石内的空隙进行扩孔。进一步地，为了保证反应过程中的安全性，改步骤在低温(2℃左右)下进行。
锂基膨润土具有极高的物理化学性，在水中的分散性，膨胀性及低失水性均优于同类钠基膨润土。因此，锂基膨润土在双氧水中的的分散性更加。
进一步地，在本发明的实施例中，整个过程使用的原料均易得，且反应过程中的条件不苛刻；反应条件温和。所以整个制备过程中节能保环。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种环保高吸附性能的膨润土，主要通过以下步骤制得：
称量原料：67g的锂基膨润土、35g的沸石、11g的甲基纤维素以及质量分数为38％的双氧水160g。其中，膨润土的蒙脱石含量为90％，阳离子交换容量大于25meq/100g。
用盐酸洗涤锂基膨润土与沸石后烘干，将烘干后的锂基膨润土与沸石与双氧水混合后置于80℃下浸泡5小时。过滤、洗涤、干燥，向干燥后的颗粒混合物喷涂甲基纤维素的水溶液，并加热，使颗粒混合物包裹一层甲基纤维素薄膜，烘干。
实施例2
本实施例提供一种环保高吸附性能的膨润土，主要通过以下步骤制得：
称量原料：85g的锂基膨润土、21g的沸石、7g的甲基纤维素以及质量分数为31％的双氧水130g。其中，膨润土的蒙脱石含量为92％，阳离子交换容量大于25meq/100g。
用盐酸洗涤锂基膨润土与沸石后烘干，将烘干后的锂基膨润土与沸石与双氧水混合后置于75℃下浸泡3小时。过滤、洗涤、干燥，向干燥后的颗粒混合物喷涂体积浓度为74％甲基纤维素的水溶液，并加热，使颗粒混合物包裹一层甲基纤维素薄膜，烘干。
实施例3
本实施例提供一种环保高吸附性能的膨润土，主要通过以下步骤制得：
称量原料：76g的锂基膨润土、27g的沸石、9g的甲基纤维素以及质量分数为36％的双氧水140g。其中，膨润土的蒙脱石含量为93％，阳离子交换容量大于25meq/100g。
用盐酸洗涤锂基膨润土与沸石后烘干，将烘干后的锂基膨润土与沸石与双氧水混合后置于60℃下浸泡3小时，超声震荡70分钟(超声震荡的声频率为40Hz，超声功率为100KWH)。过滤、洗涤、干燥，向干燥后的颗粒混合物喷涂体积浓度为62％甲基纤维素的水溶液，并加热，使颗粒混合物包裹一层甲基纤维素薄膜，烘干。
实施例4
本实施例提供一种环保高吸附性能的膨润土，主要通过以下步骤制得：
称量原料：75g的锂基膨润土、25g的沸石、10g的甲基纤维素以及质量分数为35％的双氧水150g。其中，膨润土的蒙脱石含量为90％，阳离子交换容量大于25meq/100g。
用盐酸洗涤锂基膨润土与沸石后烘干，将烘干后的锂基膨润土与沸石与双氧水混合后置于70℃下浸泡4小时，超声震荡40分钟(超声震荡的声频率为40Hz，超声功率为100KWH)。过滤、洗涤、干燥，向干燥后的颗粒混合物喷涂体积浓度为74％甲基纤维素的水溶液，并加热，使颗粒混合物包裹一层甲基纤维素薄膜，烘干。
实施例5
本实施例提供一种环保高吸附性能的膨润土，主要通过以下步骤制得：
称量原料：80g的锂基膨润土、25g的沸石、7g的甲基纤维素以及质量分数为31％的双氧水130g。其中，膨润土的蒙脱石含量为90％，阳离子交换容量大于25meq/100g。
其中，锂基膨润土的制备如下：将质量分数为5％的膨润土水溶液与碳酸锂、乙酸混合后在100℃下反应2小时，控制反应溶液的pH为7-8，烘干。
将锂基膨润土置于水中水化2天，然后置于-50℃下冻结2天，常温下解冻后置于110℃的环境中烘干。将锂基膨润水化、冻结、常温下解冻重复6次。
用盐酸洗涤锂基膨润土与沸石后烘干，将烘干后的锂基膨润土与沸石与双氧水混合后置于60℃下浸泡3-5小时，超声震荡40分钟(超声震荡的声频率为40Hz，超声功率为100KWH)。过滤、洗涤、干燥，向干燥后的颗粒混合物喷涂甲基纤维素的水溶液，并加热，使颗粒混合物包裹一层甲基纤维素薄膜，烘干。
实施例6
本实施例提供一种环保高吸附性能的膨润土，主要通过以下步骤制得：
称量原料：78g的锂基膨润土、25g的沸石、7-10g的甲基纤维素以及质量分数为35％的双氧水135g。
其中，锂基膨润土的制备如下：将质量分数为5％的膨润土水溶液与碳酸锂、乙酸混合后在80℃下反应2小时，控制反应溶液的pH为7-8，烘干。
将锂基膨润土置于水中水化2天，然后置于-40℃下冻结2天，常温下解冻后置于90℃的环境中烘干。将锂基膨润水化、冻结、常温下解冻重复1次。
用盐酸洗涤锂基膨润土与沸石后烘干，将烘干后的锂基膨润土与沸石与双氧水混合后置于60℃下浸泡3小时，超声震荡70分钟(超声震荡的声频率为40Hz，超声功率为100KWH)。过滤、洗涤、干燥，向干燥后的颗粒混合物喷涂甲基纤维素的水溶液，并加热，使颗粒混合物包裹一层甲基纤维素薄膜，烘干。
实施例7
本实施例提供一种环保高吸附性能的膨润土，主要通过以下步骤制得：
称量原料：78g的锂基膨润土、28g的沸石、9g的甲基纤维素以及质量分数为34％的双氧水145g。其中，膨润土的蒙脱石含量等于90％，阳离子交换容量大于25meq/100g。
其中，锂基膨润土的制备如下：将质量分数为5％的膨润土水溶液与碳酸锂、乙酸混合后在90℃下反应2小时，控制反应溶液的pH为7-8，烘干。
将锂基膨润土置于水中水化3天，然后置于-40℃下冻结2-3天，常温下解冻后置于110℃的环境中烘干。将锂基膨润水化、冻结、常温下解冻重复8次。
用盐酸洗涤锂基膨润土与沸石后烘干，将烘干后的锂基膨润土与沸石与双氧水混合后置于60℃下浸泡3-5小时，超声震荡60分钟(超声震荡的声频率为40Hz，超声功率为100KWH)。过滤、洗涤、干燥，向干燥后的颗粒混合物喷涂甲基纤维素的水溶液，并加热，使颗粒混合物包裹一层甲基纤维素薄膜，烘干。
试验例
对实施例1-实施例7制备得到的环保高吸附性能的膨润土以及天然膨润土对Zn2+、Pb2+的吸附进行检测。
对Zn2+的吸附检测实验如下：
准确称取0.2g的各种膨润土(实施例1-实施例7制备得到的环保高吸附性能的膨润土以及天然膨润土)，将之加入到25mL 20mg/L(C0)的Zn2+溶液中，用1mol/L的HCl和NaOH调节溶液的pH值，然后在室温(吸附温度)下于水浴振荡器中以180r/rain的速度振荡1h(吸附时间实验除外)，取出过滤。过滤液以4000r/rain离心后取上层清液用分光光度计测定其平衡浓度。按下面的公式计算吸附去除率。
吸附去除率a＝(C0-Ct)/C0×100％
分别记录20min以及60min的吸附去除率a；检测结果如表1。
对Pb2+的吸附检测实验如下：
量取0.01mol/L的Pb2+溶液100mL加入250mL烧瓶中，再加入1.0g的各种膨润土样品。调节恒温水浴温度为25℃，开动搅拌器。间隔20min进行分析；检测20min以及60min的Pb2+的浓度。检测结果如表1。
表1 实施例1-7提供的膨润土以及自然膨润土的吸附性能
通过表1中的数据可知，本发明实施例提供的环保高吸附性能的膨润土与自然的膨润土而言，前者对Zn2+的吸附性能以及对Pb2+的吸附性能均优于自然的膨润土。
说明本发明实施例制备得到的环保高吸附性能的膨润土的吸附性能优于自然的膨润土。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环保高吸附性能的膨润土，其特征在于，所述环保高吸附性能的膨润土的原料主要包括按重量份数计的以下组分：67-85份的锂基膨润土、21-35份的沸石、7-11份的甲基纤维素以及质量分数为31-38％的双氧水130-160份。
2.根据权利要求1所述的环保高吸附性能的膨润土,其特征在于，所述原料主要包括按重量份数计的以下组分：
70-80份的所述锂基膨润土、25-30份的所述沸石、7-10份的所述甲基纤维素以及质量分数为31-35％的所述双氧水130-150份。
3.如权利要求1或2所述的环保高吸附性能的膨润土的制备方法，其特征在于，包括：依次用盐酸洗涤所述锂基膨润土与所述沸石后烘干，将烘干后的所述锂基膨润土与所述沸石与所述双氧水混合后置于60-80℃下浸泡3-5小时；过滤、洗涤、干燥，向干燥后的颗粒混合物喷涂所述甲基纤维素的水溶液，并加热，使所述颗粒混合物包裹一层甲基纤维素薄膜，烘干。
4.根据权利要求3所述的环保高吸附性能的膨润土的制备方法，其特征在于，将混合所述锂基膨润土、所述沸石以及所述双氧水的体系浸泡3-5小时之后进行超声震荡40-70分钟后再进行过滤。
5.根据权利要求4所述的环保高吸附性能的膨润土的制备方法，其特征在于，所述超声震荡的声频率为25～40Hz，超声功率为80～100KWH。
6.根据权利要求3所述的环保高吸附性能的膨润土的制备方法，其特征在于，对所述锂基膨润土进行盐酸洗涤之前，还包括：
将所述锂基膨润土置于水中水化2-3天，然后置于-50～-40℃下冻结2-3天，常温下解冻后置于90-110℃的环境中烘干。
7.根据权利要求3所述的环保高吸附性能的膨润土的制备方法，其特征在于，所述锂基膨润土通过以下步骤制得：
将质量分数为5％的膨润土水溶液与碳酸锂、乙酸混合后在80-100℃下反应1-2小时后烘干。
8.根据权利要求7所述的环保高吸附性能的膨润土的制备方法，其特征在于，在反应过程中，控制反应溶液的pH为7-8。
9.根据权利要求7或8所述的环保高吸附性能的膨润土的制备方法，其特征在于，所述膨润土的蒙脱石含量大于等于90％，阳离子交换容量大于25meq/100g。
10.根据权利要求3所述的环保高吸附性能的膨润土的制备方法，其特征在于，所述甲基纤维素的水溶液的体积浓度为62-74％。
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