[发明专利]聚乙烯亚胺-凹凸棒土吸附剂的制备及吸附六价铬的方法

说明书

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种聚乙烯亚胺-凹凸棒土吸附剂的制备方法，本发明还涉及一种利用该聚乙烯亚胺-凹凸棒土吸附剂吸附六价铬的方法。

背景技术

含铬工业废水的大量排放，导致水体中六价铬的含量超标，严重地威胁人体健康。铬在水体中主要以三价铬和六价铬的形式存在，与三价铬相比，六价铬的毒性更强，而且六价铬具有很高的氧化性和迁移能力，水体中六价铬的存在不仅对植物的生长有很大影响，还对人体的健康存在威胁，易被人体吸收从而导致肝癌等疾病。

目前，对于水中六价铬的去除，国内外学者作了较多工作，处理水中六价铬的方法有还原沉淀法、膜处理法、反渗透、离子交换、吸附法等，这几种方法均对水中六价铬都有较好的去除效果。其中吸附法操作方便，去除率高，广泛用于水中六价铬的去除。开发成本低廉，处理效果好的高效吸附剂是环保领域研究的一个热点。

天然矿物是目前应用较为广泛的一类吸附剂，其具有成本低，处理效果好等特点，被广泛用于环境污染防治。凹凸棒土是一种具有链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，成细小的棒状。我国的凹凸棒土储量丰富，与活性炭相比，价格较为便宜。凹凸棒土表面积大，成本低、选择性吸附、来源广和脱色能力较强，可以用于水净化及污水处理。

前期研究结果显示由于凹凸棒土自身所含的杂质较多，因此制约了天然凹凸棒土的使用范围，对水中六价铬吸附量较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚乙烯亚胺-凹凸棒土吸附剂的制备方法，解决了天然凹凸棒土对水体中六价铬的吸附量较低的问题。

本发明的另一个目的是利用上述制备的聚乙烯亚胺-凹凸棒土吸附剂吸附六价铬的方法。

本发明所采用的技术方案是，聚乙烯亚胺-凹凸棒土吸附剂的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，将酸化的凹凸棒土加入到甲苯中在氮气保护下超声分散15～20min，然后将温度升至110～120℃后加入γ-氯丙基三甲氧基硅烷进行反应10～12h后过滤，再用无水乙醇提纯8～24h后在60℃真空干燥12h，得到硅烷化的凹凸棒土（CP-ATP）；

步骤2，将硅烷化的凹凸棒土加入到聚乙烯亚胺的水溶液中，超声10～15min分散后在80～100℃下反应5～6h，然后超声、过滤、用蒸馏水和无水乙醇洗涤、在60～80℃真空干燥10～12h，得到聚乙烯亚胺-凹凸棒土（PEI-ATP）。

本发明的特点还在于，

步骤1中凹凸棒土酸化的具体过程为：将5g凹凸棒原矿土和0.08g聚丙烯酸钠加入到150mL蒸馏水中，混合超声分散10～30min后过滤去除烧杯底部的大颗粒物质，离心，烘干，研磨，焙烧；将焙烧过的凹凸棒土置于浓度为1～5mol/L的盐酸溶液中超声分散后在80℃～90℃下反应1～2h，最后过滤、洗涤直至中性，烘干即可。

焙烧过的凹凸棒土与盐酸溶液的质量体积比为1：20g/mL。

步骤1中酸化的凹凸棒土与甲苯的质量体积比为1：50～100g/mL；酸化的凹凸棒土与γ-氯丙基三甲氧基硅烷的装机量体积比为1：1～2g/mL。

步骤2中硅烷化的凹凸棒土与聚乙烯亚胺质量比为1：2～3；聚乙烯亚胺水溶液的浓度为2～8%。

本发明所采用的另一个技术方案是，利用上述制备的聚乙烯亚胺-凹凸棒土吸附剂吸附六价铬的方法，在欲净化的水体中加入其质量0.0005倍的聚乙烯亚胺-凹凸棒土吸附剂，在温度为25℃、pH为2.14～8.13的条件下吸附水中的六价铬，吸附为10min～24h后收集聚乙烯亚胺-凹凸棒土吸附剂，净化水体中的六价铬。

本发明的特点还在于，

欲净化的水体中六价铬的初始浓度为10～100mg/L。

本发明的有益效果是，

1.本发明聚乙烯亚胺-凹凸棒土吸附剂的制备方法，利用聚乙烯亚胺对酸化的凹凸棒土进行改性，聚乙烯亚胺含有丰富的胺基和亚氨基，具有较高活性，对水中重金属有较强吸附亲和力，通过表面官能化引入含氨基的改性剂，合成具有高氨基含量的凹凸棒土吸附剂，解决了天然凹凸棒土对水体中六价铬的吸附量较低的问题，其化学性质稳定、不受外界环境因素影响，且制备方法操作简单，成本低廉，吸附性能好。

2.本发明利用聚乙烯亚胺-凹凸棒土吸附剂吸附六价铬的方法，在温度为25℃，pH为4.00±0.02的条件下，六价铬初始浓度为100mg/L时，吸附量为51mg/g，表明其对水中六价铬具有较高的去除效率，说明将聚乙烯亚胺-凹凸棒土吸附剂用于水中六价铬的去除具有良好的经济效益和环境效益。

具体实施方式