申请日2012.05.21
公开(公告)日2012.08.29
IPC分类号B01J20/30; C02F1/28; B01J20/16
摘要
本发明公开一种膨润土负载铜水处理材料的制备方法，先将10~15g膨润土粉碎为20~200目，在具塞试剂瓶内分散到80~150ml水中，制成悬浊液;再在该悬浊液中加入CuCl，CuCl的量以Cu+摩尔数计，其摩尔数为膨润土阳离子交换容量的70%~100%，加入后在试剂瓶顶空冲入氮气，塞紧塞子，在室温下磁力搅拌24h;最后沉淀分离，用去离子水清洗3-5次，将固体物在60~70℃真空干燥箱中烘干即得膨润土负载铜水处理材料。本发明用于处理有机废水，采用亚铜离子，相比用铜离子可以提高铜的交换量，使膨润土层间负载更多的亚铜离子，提高催化氧化的效率。
权利要求书
1.一种膨润土负载铜水处理材料的制备方法，其特征是包括如下步骤：
1)将10~15g膨润土粉碎为20~200目，在具塞试剂瓶内分散到80~150 ml水中，制成悬浊液;
2)在该悬浊液中加入CuCl，CuCl的量以Cu+摩尔数计，其摩尔数为膨润土阳离子交换容量的70%~100%，加入后在试剂瓶顶空冲入氮气，塞紧塞子，在室温下磁力搅拌24 h;
3)沉淀分离，用去离子水清洗3-5次，将固体物在60~70℃真空干燥箱中烘干即得膨润土负载铜水处理材料。
说明书
一种膨润土负载铜水处理材料的制备方法
技术领域
本发明涉及水处理材料的合成领域，尤其涉及一种用于处理有机废水的水处理材料的制备方法。
背景技术
我国水资源短缺，水体污染日趋严重。难降解有机废水处理难度大、成本高，一直是水污染防治的重点。高浓度难降解有机废水的处理是一项难度较大的工作。为了有效地解决有机废水造成的污染问题，国内外都在致力于新技术的研究和开发。目前处理难降解有机废水的方法很多，如：化学氧化法、溶剂萃取法、吸附法、光催化氧化法、生化处理法等。
氧化法是近20年发展起来的污水处理新方法。工业废水中最先采用氧化法进行处理的是含氰废水的臭氧氧化法。但是由于单一氧化剂对有机物的氧化常常有较强的选择性，甚至对某些有机物根本就不起作用，而且为了达到一定的氧化效果，常需使用较大量的氧化剂，造成处理费用高而难于在实际中推广应用。因此，化学氧化法的发展趋势是几种氧化剂的混合氧化、催化氧化以及氧化与其他方法的联用技术。在这些方法中，由于氧化剂的相互作用和催化剂的催化作用，其氧化能力和反应速率都远远大于普通氧化法，并且对有机物的选择性大大减少。关键是选择合适的催化氧化剂。
膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物组成的粘土岩，蒙脱石是由两个共顶联接的硅氧四面体片中间夹一个共边联接的铝氧八面体片组成的层状硅酸盐矿物，其结构中的单片层是纵横尺寸比很大的薄片，直径约为100-200 nm，而厚度仅为1 nm。5-10层这样的薄片通过层间阳离子结合在一起构成基本颗粒，由这些基本颗粒构成更大的不规则集团，因而膨润土具有层状结构。结构中铝对硅和镁对铝的类质同象替代的离子交换作用会导致结构单元层内负电荷(即层电荷)过剩，为达到正负电荷的平衡，需要一定数量的阳离子来补偿而且位于层间区域。这些阳离子以离子键力联结结构单元层，并且是活动的，它的键强比分子键或氢键大得多。因此当蒙脱石结构单元层内部电荷未达到平衡时，单元层间的空隙中将由一定量的阳离子来充填，从而发生(阳)离子交换作用。蒙脱石由于破键、晶格内类质同象取代及吸附在其表面的腐殖质离解等原因而带负电荷，从而导致晶格层间结合疏松，遇水易膨胀成碎片，颗粒分散度高，具有巨大的内表面积和大量的交换性阳离子，使其具有良好的吸附性能和离子交换性能(其阳离子交换容量约为74~130 mmol/100g )。膨润土由于有良好的物理化学性能，可做粘结剂、悬浮剂、触变剂、稳定剂、净化脱色剂、充填料、饲料、催化剂等，广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品于化工、石油、环保、纳米材料等领域，所以膨润土是一种用途广泛的天然矿物材料。
但天然存在的钠基膨润土和钙基膨润土在废水处理方面并不具有良好的应用性，必须根据废水的特点选择合适的处理工艺和方法综合利用。《化学工程与装备》2011年第6期报道了在膨润土层间负载氧化铜来催化甲醇制氢，主要起还原作用，但用于废水处理没有相关报道，另外氧化铜在膨润土层间负载量较低，会影响催化氧化的效率。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种膨润土负载铜水处理材料的制备方法，提高膨润土层间负载量，并提高催化氧化的效率。
本发明采用的技术方案是包括如下步骤：1)将10~15g膨润土粉碎为20~200目，在具塞试剂瓶内分散到80~150 ml水中，制成悬浊液;2)在该悬浊液中加入CuCl，CuCl的量以Cu+摩尔数计，其摩尔数为膨润土阳离子交换容量的70%~100%，加入后在试剂瓶顶空冲入氮气，塞紧塞子，在室温下磁力搅拌24 h;3)沉淀分离，用去离子水清洗3-5次，将固体物在60~70℃真空干燥箱中烘干即得膨润土负载铜水处理材料。
本发明的有益效果是：
1、采用亚铜离子，相比用铜离子可以提高铜的交换量，使膨润土层间负载更多的亚铜离子。
2、本发明所用材料廉价。我国目前探明膨润土储量有17亿多吨，属世界第一。
以下提供本发明的3个实施例：
实施例1
将15g膨润土粉碎为200目，在具塞试剂瓶内分散到150 ml水中，制成悬浊液;在该悬浊液中加入CuCl，CuCl的量为膨润土阳离子交换容量的70%，本实施例中所使用的膨润土阳离子交换容量为108.4 mmol/g，加入CuCl后在试剂瓶顶空冲入氮气，塞住塞子，避免空气氧化亚铜离子，然后在室温下磁力搅拌24 h;沉淀分离，用去离子水清洗5次，将固体物在在70℃真空干燥箱中烘干即得到膨润土负载铜水处理材料。
将制备得到的膨润土负载铜水处理材料50g加入到1L含染料橙II浓度为45mg/L的水中，加入0.2 mL浓度为30%(质量分数)的双氧水，搅拌2h，分析水中残余橙II的浓度为1.2 mg/L，去除率为97.3%。
实施例2
将10 g膨润土粉碎为20目，在具塞试剂瓶内分散到80 ml水中，制成悬浊液;在该悬浊液中加入CuCl，CuCl的量为膨润土阳离子交换容量的100%，本实施例中所使用的膨润土阳离子交换容量为88.6 mmol/g，加入CuCl后在试剂瓶顶空冲入氮气，塞住塞子，室温下磁力搅拌24 h;沉淀分离，用去离子水清洗5次，固体在60℃真空干燥箱中烘干即得到膨润土负载铜水处理材料。
将制备得到的膨润土负载铜水处理材料50g加入到1L含染料橙II浓度为45mg/L的水中，加入0.2 mL浓度为30%(质量分数)的双氧水，搅拌2h，分析水中残余橙II的浓度为3.2 mg/L，去除率为92.8%。
实施例3
将12g膨润土粉碎为100目，在具塞试剂瓶内分散到100 ml水中，制成悬浊液;在该悬浊液中加入CuCl，CuCl的量为膨润土阳离子交换容量的80%，本实施例中所使用的膨润土阳离子交换容量为108.4 mmol/g，加入CuCl后在试剂瓶顶空冲入氮气，塞住塞子，室温下磁力搅拌24 h;沉淀分离，用去离子水清洗5次，将固体物在65℃真空干燥箱中烘干即得到膨润土负载铜水处理材料。
将制备得到的膨润土负载铜水处理材料50g加入到1L含染料橙II浓度为45mg/L的水中，加入0.2 mL浓度为30%(质量分数)的双氧水，搅拌2h，分析水中残余橙II的浓度为1.8 mg/L，去除率为96%。
