申请日2006.12.28
公开(公告)日2007.08.15
IPC分类号C02F1/28; B01J20/12
摘要
水处理用铁硅改性膨润土及其制备方法，涉及一种水处理材料及其制备方法，水处理用铁硅改性膨润土，以铁基改性剂为主，利用铁硅无机交联剂及溴化十六烷基三甲胺(CTMAB)为有机柱化剂对钠基膨润土进行改性，制备Fe-Si双元素无机交联及Fe-Si-有机复合土系列改性膨润土，水处理用铁硅改性膨润土的制备方法，首先制备交联剂;然后制备铁硅无机交联土;再制备铁硅有机复合土。水处理用铁硅改性膨润土作为一种新型水处理药剂，具有价格低、性能好、适用范围广等特点。
权利要求书
1.水处理用铁硅改性膨润土，其特征在于以铁基改性剂为主， 利用铁硅无机交联剂及溴化十六烷基三甲胺为有机柱化剂对钠基膨 润土进行改性，制备Fe-Si双元素无机及Fe-Si-有机复合土系列改性 膨润土。
2.按照权利要求1所述的水处理用铁硅改性膨润土，其特征在 于水处理用铁硅无机交联膨润土，层间距d为2.0262nm。
3.按照权利要求1所述的水处理用铁硅改性膨润土，其特征在 于水处理用铁硅有机复合土，层间距d为1.8332nm。
4.水处理用铁硅改性膨润土的制备方法，其特征在于：
首先制备交联剂：
铁交联剂的制备：将氢氧化钠溶液缓慢加入到三氯化铁溶液中， 在室温下连续搅拌，精致，得铁交联剂;
硅交联剂的制备：将硫酸缓慢加至硅酸钠溶液中搅拌，室温下静 置，陈放，得硅交联剂;
然后制备铁硅无机交联土：
取原土制成粘土料浆，将交联剂滴加到粘土料浆中，加入硫酸或 氢氧化钠，调节pH值，搅拌，静置，陈化，过滤，干燥，活化，得 铁硅交联土;
再制备铁硅有机复合土：
取铁硅交联土制成悬浮液，加入含5.0%的溴化十六烷基三甲铵 的水-乙醇溶液，搅拌，反应完成后，冷却至室温，减压过滤，用蒸 馏水洗涤，至无法检验出溴离子且滤液无泡沫，所得滤饼烘干，活化， 粉碎过筛，得铁硅有机复合土。
5.按照权利要求4所述的水处理用铁硅改性膨润土的制备方法， 其特征在于铁硅无机交联土：悬浮液浓度4%、铁硅投加量8mmol/g、 铁硅比2∶1、反应温度70℃、反应时间7h;铁硅有机复合土：悬浮 液浓度4%、溴化十六烷基三甲胺投加量0.9mmol/g、反应温度70℃、 反应时间2h。
说明书
水处理用铁硅改性膨润土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水处理材料及其制备方法，特别是一种用于水处 理的铁硅改性膨润土及其制备方法。
背景技术
膨润土是一种在自然界分布较为广泛的粘土类矿物，所非金属矿 产。中国的膨润土矿资源非常丰富，储量居世界首位，占世界总量的 60%，预测资源量在70亿吨以上，并以分布广、埋藏浅、易采掘及 品种齐全为特点。膨润土及其提纯改型产品都不同程度地具有一些优 越的特性，这些特性主要有膨胀性、亲水性(或亲油性，如有机膨润 土)、吸附性、阳离子交换性、催化活性、分散性、悬浮性、粘接性、 触变性、稳定性、无毒性。随着科学技术的发展，人们对膨润土结晶 特性和物理化学性质的了解逐渐加深，膨润土在工农业生产和科学研 究方面的使用日益广泛。它作为粘结剂、悬浮剂、增稠剂、触变剂、 絮凝剂、稳定剂、净化脱色剂、充填剂、催化剂以及催化剂载体在冶 金、机械铸造、钻探、石油化工、轻工、农林牧、建筑工程、环保等 领域有着十分广泛的应用前景。由于膨润土带电性和较大的比表面积 使其具有较强的吸附性，因此膨润土具有良好的离子交换能力和吸附 性能，可去除污水中的某些污染物。但是天然膨润土中由于表面硅氧 结构具有极强的亲水性和层间大量可交换性阳离子的水解，使其表面 通常存在一层薄的水膜，而限制了在水处理中的应用;此外，膨润土 固液分离速度慢，絮凝物脱水效果差，也影响了其实际应用。为了满 足某种需要或为了提高膨润土的使用效果，获得具有实用性的高性能 膨润土，在一定条件下，人为地在膨润土中引进一些无机离子或(和) 有机化合物，使膨润土的结构和化学性质发生改变，达到对膨润土改 型的目的。目前对膨润土的改性研究主要集中于无机改性，有机改性 和无机-有机复合改性。经多年研究发现，改性膨润土作为吸附剂在 各类废水处理尤其是工业废水处理中的应用潜力巨大，改性土可广泛 应用于去除芳香族化合物、有毒和难降解有机物、除色等。由于价格 低廉，适用范围广，随着研究的不断深入，改性膨润土吸附剂将有可 能取代传统吸附剂在废水处理中的地位，在废水处理中得到广泛应 用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种以铁基改性剂为主，制备Fe-Si双 元素无机交联及Fe-Si-有机复合系列改性膨润土，该发明制备的Fe-Si 系列改性膨润土，增大了膨润土其层间距和比表面积及表面羟基数 量，改善了其疏水性，从而提高了吸附能力，扩展了膨润土的应用领 域。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
水处理用铁硅改性膨润土，以铁基改性剂为主，利用铁硅无机交 联剂及溴化十六烷基三甲胺(CTMAB)为有机柱化剂对钠基膨润土 进行改性，制备Fe-Si双元素无机及Fe-Si-有机复合土系列改性膨润 土。
如上所述的水处理用铁硅改性膨润土，其水处理用铁硅无机交联 膨润土，层间距d为2.0262nm。
如上所述的水处理用铁硅改性膨润土，其水处理用铁硅有机复合 土，层间距d为1.8332nm。
水处理用铁硅改性膨润土的制备方法，
首先制备交联剂：
铁交联剂的制备：将氢氧化钠(NaOH)溶液缓慢加入到三氯化 铁(FeCl3)溶液中，在室温下连续搅拌，精致，得铁交联剂;
硅交联剂的制备：将硫酸(H2SO4)缓慢加至硅酸钠(Na2SiO3) 溶液中搅拌，室温下静置，陈放，得硅交联剂;
然后制备铁硅无机交联土：
取原土制成粘土料浆，将交联剂滴加到粘土料浆中，加入硫酸 (H2SO4)或氢氧化钠(NaOH)，调节pH值，搅拌，静置，陈化， 过滤，干燥，活化，得铁硅交联土;
再制备铁硅有机复合土：
取铁硅交联土制成悬浮液，加入含5.0%的溴化十六烷基三甲铵 的水-乙醇溶液，搅拌，反应完成后，冷却至室温，减压过滤，用蒸 馏水洗涤，至无法检验出溴离子(Br-)且滤液无泡沫，所得滤饼烘 干，活化，粉碎过筛，得铁硅有机复合土。
如上所述的水处理用铁硅改性膨润土的制备方法，铁硅无机交联 土：悬浮液浓度4%、铁硅投加量8mmol/g、铁硅比2∶1、反应温度 70℃、反应时间7h;铁硅有机复合土：悬浮液浓度4%、溴化十六烷 基三甲胺(CTMAB)投加量0.9mmol/g、反应温度70℃、反应时间 2h。
本发明的优点与效果是：
本发明改变了膨润土层间距和比表面积及表面羟基数量，提高了 膨润土的吸附能力，有机改性剂引入交联膨润土层间，不仅增加了交 联土的离子交换能力，而且改善了其疏水性，从而提高了吸附能力， 扩展了膨润土的应用领域，作为一种新型水处理药剂，具有价格低。 性能好、适用范围广等特点。
本发明作为一种新型水处理药剂，可应用含有机污染物的废水 (造纸废水、呷酒废水、屠宰废水等)及含镉等金属离子废水(电镀 废水)的有机物及重金属离子的去除，同时对废水中色度及浊度的去 除效果良好。用于处理CODCr浓度为2000mg/L左右的造纸废水，铁 硅无机交联土，对CODCr去除率达到79%;铁硅有机复合土对CODCr 去除率分别达到87%，经二次处理，残余CODCr浓度(mg/L)均低 于国家造纸废水排放标准(450mg/L);对废水色度的去除率均大于90 %;对浊度去除率均大于95%。用于处理含Cr(VI)废水，改性膨 润土对Cr(VI)的去除能力明显提高。在初始浓度为20～50mg/L 的范围内，对Cr(VI)具有较好的去除效果，铁硅交联土的去除率 为82%以上，铁硅有机复合土的去除率为87%以上。应用于Cr(VI) 浓度为20mg/L左右的电镀废水：铁硅交联土对Cr(VI)的去除率 均在99%以上，残留Cr(VI)浓度在0.2mg/L以下，低于国家综合 排放标准(0.5mg/L)，可以达标排放，适合处理低浓度含Cr(VI)废水。
