专利名称：一种阳-非离子有机膨润土废水处理材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种阳-非离子有机膨润土废水处理材料的制备方法。
背景技术：
膨润土是以蒙脱石(Montmorillonite)为主要矿物的粘土岩。蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体中间夹一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成，属于2∶1型的三层粘土矿物。晶层间距离为0.96～2.14nm，这些纳米片层团聚在一起，形成几百纳米到几微米的粘土颗粒。由于膨润土表面硅氧结构极强的亲水性及层间阳离子的水解，未经改性的膨润土吸附处理有机污染物的性能非常差。季铵盐阳离子表面活性剂可通过离子交换作用进入膨润土的层间，显著改变了膨润土的二维纳米结构的尺寸，层间由亲水性变为疏水性，吸附机理由表面吸附变为分配作用为主，吸附去除水中有机污染物的效率比原土高几十到几百倍。有机膨润土可广泛用来作为废物填埋的防渗添加材料、油库的有机粘土矿物防渗墙，有效地阻止有机污染物的迁移，或者用于工业废水中有机污染物的处理等。近年来，有机膨润土在废水处理及污染环境修复中的应用已成为国内外环境科学与工程领域研究的热点。
研究发现，季铵盐阳离子表面活性剂可通过离子交换作用进入膨润土的层间，非离子表面活性剂可以通过氢键作用吸附到膨润土表面。而且一定浓度的阳离子表面活性剂可以促进非离子表面活性剂在膨润土表面的吸附。膨润土表面经过阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的共同改性，其有机碳含量大大提高，对水中有机污染物的分配作用显著增强，进一步促进水中有机物在膨润土表面的吸附。阳-非离子有机膨润土可以广泛应用于难降解有机废水处理、废物填埋防渗添加材料、油库的有机粘土矿物防渗墙等。
发明内容
本发明的目的是提供一种阳-非离子有机膨润土废水处理材料的制备方法。方法的步骤为1)将干燥、粉碎的20～100目膨润土原土投入阳离子表面活性剂和非离子混合表面活性剂溶液中，膨润土原土用量与混合表面活性剂溶液比例为1∶5～1∶100；2)在50～80℃水浴中搅拌2～24小时；
3)产物经过滤，用蒸馏水洗涤2次，滤干后，在60～90℃下烘干，再在105℃下活化30min～5小时；4)研磨，过100目筛，制得一系列的阳-非离子有机膨润土。
本发明的优点是用阳离子和非离子混合表面活性剂按一定的配比改性膨润土，阳离子表面活性剂的存在提高了非离子表面活性剂在膨润土表面的吸附，使得阳-非离子有机膨润土的有机碳含量高于相应的阳离子有机膨润土和非离子有机膨润土有机碳含量的总和。有机膨润土对水中有机污染物的吸附作用包括表面吸附和分配作用。分配作用的大小和有机膨润土的有机碳含量呈正相关。阳-非离子有机膨润土的有机碳含量大大提高，对水中有机污染物的分配作用显著增强，能够更有效地去除水中的有机污染物。
具体实施例方式
实施例1在1000ml圆底烧瓶中，加入40g膨润土(阳离子交换容量为104.5meq/100g)和400ml阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)和非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚(Triton X-100)混合表面活性剂溶液，CTMAB和TritonX-100的投加量按照膨润土的阳离子交换量计算(60CTMAB表示交换膨润土60％阳离子交换容量所需的CTMAB的量，20Triton X-100表示交换膨润土20％阳离子交换容量所需的Triton X-100的量)，在65℃水浴中搅拌2h，产物经过滤，用蒸馏水洗涤2次，滤干后，在80℃下烘干，再在105℃下活化1h，经研磨，过100目筛，制得60CTMAB/20Triton X-100阳-非离子有机膨润土。
LECO CS-344碳硫测定仪测定60CTMAB/20Triton X-100阳-非有机膨润土的有机碳含量为19.6％，高于相应的60CTMAB单阳离子有机膨润土的有机碳含量13.0％和20Triton X-100单非离子有机膨润土的有机碳含量3.67％的总和。
在100ml碘量瓶中，分别加入60CTMAB/20Triton X-100阳-非有机膨润土，浓度20～100mg/L的硝基苯溶液20ml，经振荡、离心，用紫外分光光度法测定其平衡浓度，计算硝基苯的去除率。从
图1阳-非有机膨润土对水中硝基苯的吸附优于单非离子有机膨润土和单阳离子有机膨润土的加和，如60CTMAB/20TX-100＞60CTMAB+20TX-100。将60CTMAB/20TX-100阳-非有机膨润土用于20mg/L硝基苯废水处理，去除率为85％。
实施例2在1000ml圆底烧瓶中，加入20g膨润土(阳离子交换容量为104.5meq/100g)和400ml阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)和非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚(Triton X-100)混合表面活性剂溶液，CTMAB和TritonX-100的投加量按照膨润土的阳离子交换量计算(20CTMAB表示交换膨润土20％阳离子交换容量所需的CTMAB的量，20Triton X-100表示交换膨润土20％阳离子交换容量所需的Triton X-100的量)，在65℃水浴中搅拌24h，产物经过滤，用蒸馏水洗涤2次，滤干后，在80℃下烘干，再在105℃下活化5h，经研磨，过100目筛，制得20CTMAB/20Triton X-100阳-非离子有机膨润土。
LECO CS-344碳硫测定仪测定20CTMAB/20Triton X-100阳-非有机膨润土的有机碳含量为9.94％，高于相应的20CTMAB单阳离子有机膨润土的有机碳含量4.37％和20Triton X-100单非离子有机膨润土的有机碳含量3.67％的总和。将20CTMAB/20TX-100阳-非有机膨润土用于20mg/L硝基苯废水处理，去除率为30％。
实施例3在1000ml圆底烧瓶中，加入40g膨润土(阳离子交换容量为104.5meq/100g)和400ml阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)和非离子表面活性剂硬脂醇聚氧乙烯醚(Brij78)混合表面活性剂溶液，CTMAB和Brij78的投加量按照膨润土的阳离子交换量计算(60CTMAB表示交换膨润土60％阳离子交换容量所需的CTMAB的量，20Brij78表示交换膨润土20％阳离子交换容量所需的Brij78的量)，在65℃水浴中搅拌2h，产物经过滤，用蒸馏水洗涤2次，滤干后，在80℃下烘干，再在105℃下活化1h，经研磨，过100目筛，制得60CTMAB/20Brij78阳-非离子有机膨润土。
LECO CS-344碳硫测定仪测定60CTMAB/20Brij78阳-非有机膨润土的有机碳含量为18.6％，高于相应的60CTMAB单阳离子有机膨润土的有机碳含量13.0％和20Brij78单非离子有机膨润土的有机碳含量3.52％的总和。将60CTMAB/20Brij78阳-非有机膨润土用于20mg/L硝基苯废水处理，去除率为80％。
实施例4在1000ml圆底烧瓶中，加入40g膨润土(阳离子交换容量为104.5meq/100g)和400ml阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)和非离子表面活性剂聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸脂(Tween20)混合表面活性剂溶液，CTMAB和Tween20的投加量按照膨润土的阳离子交换量计算(60CTMAB表示交换膨润土60％阳离子交换容量所需的CTMAB的量，10Tween20表示交换膨润土10％阳离子交换容量所需的Tween20的量)，在65℃水浴中搅拌2h，产物经过滤，用蒸馏水洗涤2次，滤干后，在80℃下烘干，再在105℃下活化5h，经研磨，过100目筛，制得60CTMAB/10Tween20阳-非离子有机膨润土。
LECO CS-344碳硫测定仪测定60CTMAB/10Tween20阳-非有机膨润土的有机碳含量为16.3％，高于相应的60CTMAB单阳离子有机膨润土的有机碳含量13.0％和10Tween20单非离子有机膨润土的有机碳含量1.68％的总和。将60CTMAB/10Tween20阳-非有机膨润土用于20mg/L硝基苯废水处理，去除率为75％。
实施例5在1000ml圆底烧瓶中，加入40g膨润土(阳离子交换容量为104.5meq/100g)和400ml阳离子表面活性剂溴化十二烷基三甲基铵(DTMAB)和非离子表面活性剂硬脂醇聚氧乙烯醚(Brij78)混合表面活性剂溶液，DTMAB和Brij78的投加量按照膨润土的阳离子交换量计算(60DTMAB表示交换膨润土60％阳离子交换容量所需的DTMAB的量，20Brij78表示交换膨润土20％阳离子交换容量所需的Brij78的量)，在65℃水浴中搅拌2h，产物经过滤，用蒸馏水洗涤2次，滤干后，在80℃下烘干，再在105℃下活化1h，经研磨，过100目筛，制得60DTMAB/20Brij78阳-非离子有机膨润土。
LECO CS-344碳硫测定仪测定60DTMAB/20Brij78阳-非有机膨润土的有机碳含量为14.5％，高于相应的60DTMAB单阳离子有机膨润土的有机碳含量9.86％和20Brij78单非离子有机膨润土的有机碳含量3.52％的总和。将60DTMAB/20Brij78阳-非有机膨润土用于20mg/L硝基苯废水处理，去除率为62％。
权利要求
1.一种阳-非离子有机膨润土废水处理材料及其制备方法，其特征在于方法的步骤为1)将干燥、粉碎的20～100目膨润土原土投入阳离子表面活性剂和非离子混合表面活性剂溶液中，膨润土原土用量与混合表面活性剂溶液比例为1∶5～1∶100；2)在50～80℃水浴中搅拌2～24小时；3)产物经过滤，用蒸馏水洗涤2次，滤干后，在60～90℃下烘干，再在105℃下活化30min～5小时；4)研磨，过100目筛，制得一系列的阳-非离子有机膨润土。
2.根据权利要求1所述的一种阳-非离子有机膨润土废水处理材料的制备方法，其特征在于所述的季铵盐阳离子表面活性剂为十二～十八烷基季铵盐阳离子表面活性剂，加入量为膨润土原土的阳离子交换容量的20％～100％。
3.根据权利要求1所述的一种阳-非离子有机膨润土废水处理材料的制备方法，其特征在于所述的非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、硬脂醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸脂中的一种，加入量为为膨润土原土的阳离子交换容量的5％～40％。
4.根据权利要求1所述的一种阳-非离子有机膨润土废水处理材料的制备方法，其特征在于所说的膨润土原土用量与混合表面活性剂溶液比例为1∶10～1∶50。
全文摘要
本发明公开了一种阳－非离子有机膨润土废水处理材料及其制备方法。本发明设计的废水处理材料是由膨润土、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂所构成。具体制备方法为将干燥、粉碎过20～100目筛的膨润土原土倒入一定配比的混合表面活性剂溶液中，在50～80℃水浴中搅拌2～24h，产物经过滤，用蒸馏水洗涤2次，滤干后，在60～90℃下烘干，再在105℃下活化30min～5h，经研磨，过100目筛，制得阳－非离子有机膨润土。本发明所制备的阳－非离子有机膨润土对水中有机污染物的吸附能力显著增强，可以在废水处理、废物填埋防渗添加材料、油库的有机粘土矿物防渗墙中的推广使用。
文档编号B01J20/10GK1554474SQ20031012277
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月19日 优先权日2003年12月19日
发明者朱利中, 葛渊数 申请人:浙江大学