一种聚合羟基锌改性高岭土复合材料及其制备方法和应用

本发明涉及复合材料，尤其涉及一种聚合羟基锌改性高岭土复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着现代轻工业的不断发展，产生了大量难降解的有毒、有害的有机污染物，如孔雀石绿等三苯甲烷类染料是继偶氮染料、蒽醌染料之后使用量第三大的染料，在其生产、使用过程中产生大量废水，包含这些污染物的废水的排放会危及人类的生存环境。因此，如何处理废水中的三苯甲烷类染料至关重要。

2、高岭土是一种常见的粘土矿物，是由多种矿物组成的含水硅铝酸盐，是一种理想的天然矿物吸附剂，其被广泛应用于造纸、涂布、陶瓷、建材、耐火材料、石油化工等领域，为吸附废水中的三苯甲烷类染料提供可能。但是，高岭土本身具有阳离子交换量低、吸附容量低、颗粒表面可变电荷为负、永久电荷属性较少、层间域距离较小等缺点，使其在用于处理三苯甲烷类染料的废水时受到限制。

3、因此，如何对高岭土进行改性以提高对三苯甲烷类染料吸附容量成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种聚合羟基锌改性高岭土复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法制备的聚合羟基锌改性高岭土复合材料对三苯甲烷类染料具有较高的吸附容量，能够用于处理含三苯甲烷类染料的废水。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种聚合羟基锌改性高岭土复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、将可溶性锌盐、有机醇胺和去离子水混合后进行水解聚合反应，得到悬浮液；

5、将所述悬浮液与高岭土混合后进行搅拌，得到聚合羟基锌改性高岭土复合材料。

6、优选地，所述可溶性锌盐包括乙酸锌、硝酸锌、三氟乙酸锌和硫酸锌中的一种或多种。

7、优选地，所述有机醇胺包括三乙醇胺、三异丙醇胺、1-[n,n-双(2-羟乙基)氨基]-2-丙醇、双(2-羟丙基)胺和二乙醇胺中的一种或多种。

8、优选地，所述可溶性锌盐和有机醇胺的物质的量之比为(1～5):1。

9、优选地，所述水解聚合反应的温度为20～60℃；所述水解聚合反应的时间为60～540min。

10、优选地，所述高岭土包括原生高岭土、酸化高岭土、碱化高岭土、偏高岭土和煅烧高岭土中的一种或多种。

11、优选地，所述高岭土的质量与悬浮液的体积之比为(0.05～0.2)g:1ml。

12、优选地，所述搅拌的温度为20～60℃；所述搅拌的时间为60～540min。

13、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法得到的聚合羟基锌改性高岭土复合材料，包括高岭土和负载在所述高岭土上的聚合羟基锌。

14、本发明还提供了上述技术方案所述聚合羟基锌改性高岭土复合材料在处理含有三苯甲烷类染料废水中的应用。

15、本发明提供了一种聚合羟基锌改性高岭土复合材料的制备方法，包括以下步骤：将可溶性锌盐、有机醇胺和去离子水混合，进行水解聚合反应，得到悬浮液；将所述悬浮液与高岭土混合后进行搅拌，得到聚合羟基锌改性高岭土复合材料。本发明利用有机醇胺控制锌离子的水解程度，同时使锌离子与有机醇胺的羟基配位结合，使锌离子在碱性条件下与有机醇胺的羟基聚合形成稳定的聚合体，避免了过度碱性条件导致白色氢氧化锌沉淀和金属氧化物的形成，进而使水解聚合反应过程容易调控，得到含有聚合羟基锌的悬浮液；然后将悬浮液与高岭土混合后进行搅拌，在搅拌的过程中使悬浮液中的聚合羟基锌通过氢键和静电等作用与高岭土稳定结合，得到聚合羟基锌改性高岭土吸附剂材料。本发明制备的聚合羟基锌改性高岭土吸附剂材料表面存在大量的羟基，可与三苯甲烷类染料之间通过静电吸附相互吸引结合；聚合羟基锌上的锌离子本身d电子轨道存在空轨道，可与三苯甲烷类染料分子上的n原子之间结合形成稳定的配位键；聚合羟基锌改性高岭土吸附剂材料可通过物理吸附作用与三苯甲烷类染料结合；因此，本发明制备的聚合羟基锌改性高岭土吸附剂材料能够用于处理含三苯甲烷类染料的废水。实施例结果表明，本发明制备的聚合羟基锌改性高岭土吸附剂材料用于吸附含孔雀石绿染料的废水时，对孔雀石绿染料的吸附容量可以达到137.01mg/g，与未改性的高岭土对孔雀石绿染料的吸附容量18.34mg/g相比，具有显著提高。

技术特征：

1.一种聚合羟基锌改性高岭土复合材料的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性锌盐包括乙酸锌、硝酸锌、三氟乙酸锌和硫酸锌中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机醇胺包括三乙醇胺、三异丙醇胺、1-[n,n-双(2-羟乙基)氨基]-2-丙醇、双(2-羟丙基)胺和二乙醇胺中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性锌盐和有机醇胺的物质的量之比为(1～5):1。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水解聚合反应的温度为20～60℃；所述水解聚合反应的时间为60～540min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高岭土包括原生高岭土、酸化高岭土、碱化高岭土、偏高岭土和煅烧高岭土中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高岭土的质量与悬浮液的体积之比为(0.05～0.2)g:1ml。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的温度为20～60℃；所述搅拌的时间为60～540min。

9.权利要求1～8任意一项所述制备方法得到的聚合羟基锌改性高岭土复合材料，包括高岭土和负载在所述高岭土上的聚合羟基锌。

10.权利要求9所述聚合羟基锌改性高岭土复合材料在处理含有三苯甲烷类染料废水中的应用。

技术总结
本发明提供了一种聚合羟基锌改性高岭土复合材料的制备方法，属于复合材料技术领域。本发明利用锌离子在碱性条件下与有机醇胺的羟基聚合形成稳定的聚合体；然后通过搅拌将悬浮液中的聚合羟基锌通过静电和氢键等作用与高岭土稳定结合，得到聚合羟基锌改性高岭土吸附剂材料。本发明制备的聚合羟基锌改性高岭土吸附剂材料表面存在大量的羟基，可与三苯甲烷类染料之间通过静电吸附相互吸引结合；还可通过物理吸附作用与三苯甲烷类染料结合；聚合羟基锌上的锌离子本身d电子轨道存在空轨道，可与三苯甲烷类染料分子上的N原子之间结合形成稳定的配位键；因此，本发明制备的聚合羟基锌改性高岭土吸附剂材料能够用于处理含三苯甲烷类染料的废水。

技术研发人员：闫慧,多喜,张玉辉,木其尔
受保护的技术使用者：内蒙古农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15