一种利用尿素-壳聚糖生产改性膨润土的方法
【专利摘要】一种利用尿素-壳聚糖生产改性膨润土的方法，包括以下具体步骤：按重量份数计，称取1～5份尿素加入到40～60份膨润土中搅拌研磨，加水400～700份制成膨润土悬浊液；按重量份数计，称取3～7份壳聚糖溶解在质量分数为1.0～3.0％的醋酸溶液中，得到壳聚糖的质量分数为1.0％～2.0％的壳聚糖醋酸溶液；在水浴中将壳聚糖醋酸溶液滴加到膨润土悬浊液中，水浴2～3h，冷却过滤，水洗滤饼，将所得滤饼干燥后研磨过筛，即得改性膨润土。本发明操作方法简单，对生产条件要求不高，所得吸附剂在酸性条件下去除效果明显，制作过程方便可行，具有较好的应用前景。
【专利说明】一种利用尿素-壳聚糖生产改性膨润土的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及改性膨润土的制备领域，具体是一种利用尿素-壳聚糖生产改性膨润土的方法。
【背景技术】
[0002]目前治理尾矿重金属污染的技术有以下几种:中和法、杀菌剂法、覆盖隔离法和钝化包膜法，其中喷洒固定剂处理尾矿成本较低，操作较为方便。寻找性价比高的固定剂是处理尾矿的一个重要环节，磷酸盐和羟基磷灰石是比较常用的固定剂，但其价格昂贵，且可能造成磷污染，使其应用受到限制。
[0003]膨润土的主要成分是蒙脱石，具有一定的吸附能力，在我国储量丰富，价格低廉，合理改性后有较大的应用潜力。改性后的膨润土对重金属的吸附效果明显优于原土，但存在制作成本高、制作工艺复杂以及综合处理效果较差等问题，因此改性剂的选择及改性工艺的优化是一个重要的研宄课题。
[0004]广西河池地区建有大量尾矿库，多是利用山谷筑坝堆置，且缺少防渗措施。该地区全年一半降雨为酸雨，酸雨平均pH值为4.6。在酸雨的长期浸泡下，尾矿与水化学溶液不断发生离子交换、溶蚀溶解、物质传输和迀移等物理化学反应，浸出的重金属元素可能污染地表水、地下水和土壤，从而危害人体健康。因此，研宄酸雨条件下尾矿中重金属元素的固定有非常重要的意义。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于，针对传统固定剂处理重金属污染会带来附加污染以及成本过高的问题，同时针对酸性条件下对尾矿重金属的处理效果，提供一种利用尿素-壳聚糖生产改性膨润土的方法，使所得的改性膨润土在酸性条件下的改性效果更好。
[0006]本发明解决上述技术问题所采取的技术方案为:
[0007]一种利用尿素-壳聚糖生产改性膨润土的方法，包括以下具体步骤:
[0008](1)按重量份数计，称取1?5份尿素加入到40?60份膨润土中搅拌研磨，加水400?700份制成膨润土悬浊液；
[0009](2)按重量份数计，称取3?7份壳聚糖，加入质量分数为1.0?3.0%的醋酸溶液中进行溶解，得到壳聚糖的质量分数为1.0%?2.0%的壳聚糖醋酸溶液。
[0010](3)按重量份数计，在70?90°C水浴中缓慢地将步骤(2)得到的壳聚糖醋酸溶液滴加到步骤(1)得到的膨润土悬浊液中，在70?90°C的温度下水浴2?3h，水浴结束后，冷却至室温，过滤，水洗滤饼3?6次，将所得滤饼在70?90°C烘箱中烘20?24h ;然后研磨，过筛，即得改性膨润土。
[0011]步骤⑶中所述的过筛是指过200目筛。
[0012]与现有技术相比较，本发明的有益效果在于:
[0013]采用尿素和壳聚糖对膨润土的原土进行了复合改性，操作方法对生产条件要求不高，制作过程方便可行，所得的改性膨润土去除效果明显，在pH值低至4.5的酸性条件下，改性膨润土对某锡矿尾矿中的Zn有较好的固定效果，具有较好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例1不同改性膨润土投加量对Zn固定率的影响。
[0015]图2为本发明实施例1用1.5g膨润土处理尾矿后，溶液酸度对Zn固定率的影响。
[0016]图3为本发明实施例1中不同温度对Zn固定率的影响。
[0017]图4为本发明实施例1用1.5g膨润土处理尾矿后，浸出时间对Zn固定率的影响。
[0018]图5为本发明实施例1中采用电镜扫描(SEM)分析原土的表面结构，放大倍数为10000 倍。
[0019]图6为本发明实施例1中采用电镜扫描(SEM)分析改性膨润土的表面结构，放大倍数为10000倍。
[0020]图7为本发明实施例1中原土的红外光谱分析图。
[0021]图8为本发明实施例1中改性膨润土的红外光谱分析图。
[0022]图9为本发明实施例1中原土和改性膨润土的X衍射图谱。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体的实施例和附图对本发明的技术方案和技术效果做进一步说明。
[0024]实施例1
[0025]一种利用尿素-壳聚糖生产改性膨润土的方法，包括以下具体步骤:
[0026](1)称取2g尿素加入到50g膨润土中搅拌研磨，加水500g制成膨润土悬池液；
[0027](2)称取5g壳聚糖，加入500ml质量分数为1.0?3.0%的醋酸溶液中进行溶解，得到壳聚糖醋酸溶液。
[0028](3)在80°C水浴中缓慢地将步骤(2)得到的壳聚糖醋酸溶液滴加到步骤(1)得到的膨润土悬浊液中，继续在80°C的温度下水浴2h，水浴结束后，冷却至室温，过滤，水洗滤饼5次，将所得滤饼在80°C烘箱中烘24h ;然后研磨，过200目筛，即得改性膨润土。
[0029]①原土和实施例1所得的改性膨润土对尾矿中锌的固定率的对比试验:
[0030]以原土为对照，将实施例1所得的改性膨润土用来固定尾矿中的锌，取在pH为4.0、常温条件下，浸出时间为12个小时，不同投加量对50g尾矿中的锌进行固定，测定结果如图1所示；取在投加量为1.5g、常温条件下，浸出时间为12个小时，不同pH条件下对50g尾矿中的锌进行固定，测定结果如图2所示；取在投加量为1.5g、pH为4.0条件下，浸出时间为12个小时，不同温度条件下对50尾矿中的锌进行固定，测定结果如图3所示；取在投加量为1.5g、pH为4.0、室温条件下，不同浸出时间下对50g尾矿中的锌进行固定，测定结果如图4所示。从图1-图4的结果可知，与原土相比，在相同条件下，实施例1所得的改性膨润土能够显著提高尾矿中锌的固定率。
[0031]②原土和实施例1所得的改性膨润土的SEM对比分析:
[0032]采用SEM分析原土和实施例1所得的改性膨润土的表面结构，放大倍数为10000倍。结果见图5和图6，对比图5和图6可知，原土的表面光滑而密实，改性膨润土表面更显蓬松，说明改性剂尿素和壳聚糖负载到了膨润土表面，所得改性膨润土的性能优于原土。
[0033]③原土和实施例1所得的改性膨润土的红外光谱对比分析
[0034]用红外光谱分析仪对原土和实施例1所得的改性膨润土进行分析，结果如图7和图8所示。由图7和图8可知，改性膨润土在波数1384.75CHT1处出现了酰胺振动吸收峰，说明尿素已经和原土发生了反应成为改性膨润土。
[0035]④原土和实施例1所得的改性膨润土的XRD对比分析:
[0036]为了进一步验证尿素和壳聚糖插入到了膨润土层间，而不是简单的混合。用XRD分析了原土和改性膨润土的层间结构，X衍射图谱如图9所示。从图9可知，改性膨润土的dOOl峰相对于原土左移，其对应的2 Θ为4.94ο。根据公式2dsin0 = λ，可以算出改性膨润土的层间距d为1.79nm，原土的层间距为1.57nm。改性膨润土层间距要大于原土，证明尿素和壳聚糖插层成功，优化了原土的性能。
[0037]实施例2
[0038]一种利用尿素-壳聚糖生产改性膨润土的方法，包括以下具体步骤:
[0039](1)称取lg尿素加入到40g膨润土中搅拌研磨，加水400ml制成膨润土悬浊液；
[0040](2)称取4.5g壳聚糖，加入400ml质量分数为1.0%的醋酸溶液中进行溶解，得到壳聚糖醋酸溶液。
[0041](3)在70°C水浴中缓慢地将步骤(2)得到的壳聚糖醋酸溶液滴加到步骤(1)得到的膨润土悬浊液中，继续在70°C的温度下水浴2h，水浴结束后，冷却至室温，过滤，水洗滤饼3次，将所得滤饼在70°C烘箱中烘24h ;然后研磨，过200目筛，即得改性膨润土。
[0042]实施例3
[0043]一种利用尿素-壳聚糖生产改性膨润土的方法，包括以下具体步骤:
[0044](1)称取3g尿素加入到55g膨润土中搅拌研磨，加水550ml份制成膨润土悬池液；
[0045](2)称取6.0g壳聚糖，加入550ml质量分数为2.5%的醋酸溶液中进行溶解，得到壳聚糖醋酸溶液。
[0046](3)在85°C水浴中缓慢地将步骤(2)得到的壳聚糖醋酸溶液滴加到步骤⑴得到的膨润土悬浊液中，继续在85°C的温度下水浴2.5h，水浴结束后，冷却至室温，过滤，水洗滤饼6次，将所得滤饼在85°C烘箱中烘20h ;然后研磨，过200目筛，即得改性膨润土。
[0047]实施例4
[0048]一种利用尿素-壳聚糖生产改性膨润土的方法，包括以下具体步骤:
[0049](1)称取5g尿素加入到60g膨润土中搅拌研磨，加水650ml制成膨润土悬池液；
[0050](2)称取7g壳聚糖，加入700ml质量分数为3.0%的醋酸溶液中进行溶解，得到壳聚糖醋酸溶液。
[0051](3)在90°C水浴中缓慢地将步骤(2)得到的壳聚糖醋酸溶液滴加到步骤⑴得到的膨润土悬浊液中，继续在90°C的温度下水浴2h，水浴结束后，冷却至室温，过滤，水洗滤饼4次，将所得滤饼在90°C烘箱中烘22h ;然后研磨，过200目筛，即得改性膨润土。
【权利要求】
1.一种利用尿素-壳聚糖生产改性膨润土的方法，其特征在于，包括以下具体步骤: (1)按重量份数计，称取1?5份尿素加入到40?60份膨润土中搅拌研磨，加水400?700份制成膨润土悬池液； (2)按重量份数计，称取3?7份壳聚糖，加入质量分数为1.0?3.0%的醋酸溶液中进行溶解，得到壳聚糖的质量分数为1.0%?2.0%的壳聚糖醋酸溶液； (3)按重量份数计，在70?901:水浴中缓慢地将步骤(2)得到的壳聚糖醋酸溶液滴加到步骤(1)得到的膨润土悬浊液中，在70?901:的温度下水浴2?3匕水浴结束后，冷却至室温，过滤，水洗滤饼3?6次，将所得滤饼在70?901:烘箱中烘20?2411 ；然后研磨，过筛，即得改性膨润土。
2.根据权利要求1所述的利用尿素-壳聚糖生产改性膨润土的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的过筛是指过200目筛。
【文档编号】B01J20/30GK104492387SQ201410665818
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】王维生, 付旺, 应成璋, 韦月越, 龙海洋 申请人:广西大学