[发明专利]制备磁性超疏水黏土矿物复合材料的方法及应用

说明书

本发明涉及黏土矿物改性的技术领域，公开了一种以黏土矿物为骨架制备的磁性超疏水黏土矿物复合材料的简便方法及其应用。以具有羟基官能团的黏土矿物为原料，首先用原位磁掺杂的方法制备磁性功能化黏土矿物，然后用巯基硅烷聚合物包裹磁性黏土矿物，得到的磁性超疏水黏土矿物首次解决了磁性复合材料在使用和回收过程中磁性颗粒流失的问题，同时通过改性提高了黏土矿物对水中有机分子的吸附效果，增强了黏土矿物的疏水性，也可用于油水分离。本发明具有原料成本低廉、操作方便、条件要求低、黏土矿物复合材料具有多功能等优点。

技术领域

本发明涉及黏土矿物改性领域，尤其涉及磁性超疏水黏土矿物复合材料的制备方法；还涉及到了磁性超疏水黏土矿物复合材料的应用。

背景技术

有机合成工业迅猛发展，导致了有机废水的大量排放，从而致使环境污染加剧。为了净化有机污染物的工业废水，制备成本低、去除率高、实用性高的复合材料尤其重要。

具有磁性分离性能的黏土矿物复合材料，由于其具有良好可回收性而成为污水处理的首选材料，通常是Fe²⁺和Fe³⁺通过共沉淀的方法制备成Fe₃O₄纳米粒子覆盖在黏土矿物的表面结构上。尽管制备的材料具有磁性黏土矿物复合材料的优势，但它们的局限性在于材料中磁性颗粒具有较大尺寸，并且在回收过程中由于磁性粒子的丢失导致磁性分离能力逐渐降低。因此我们有必要制备一种高回收的磁性黏土矿物复合材料，在真正意义上避免磁颗粒在分离过程中的丢失。

发明内容

在制备磁性超疏水黏土矿物复合材料的过程中，本发明要解决的技术问题是避免磁颗粒在分离过程中的丢失，同时提高黏土矿物对有机污染物的处理效果和降低反应过程中整体的成本问题。本发明提供了一种磁性超疏水黏土矿物复合材料的制备方法，该方法具有成本低廉、反应条件温和、制备过程简单、设备要求低等优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

磁性超疏水黏土矿物复合材料的制备方法，以黏土矿物、含铁(Ⅲ)化合物和巯基硅烷偶联剂为原料，在氢气条件下原位磁性掺杂后，利用巯基硅烷偶联剂对磁性功能化黏土矿物进行改性，制备出疏水性超强的磁性黏土矿物复合材料。

作为优选，包括以下步骤，

A：将黏土矿物放于马弗炉中进行煅烧，冷却至室温，将其分散到铁(Ⅲ)化合物溶液中，在室温下进行吸附至饱和。悬浮液离心后去除上清液并放入烘箱干燥。

B：将吸附铁(Ⅲ)的样品用研钵研磨成粉末，在氢气氛围下，通过300-400℃的还原温度进行还原。

C：将具有磁性功能化的黏土矿物在0.5mol/L盐酸水溶液中浸泡1h，洗涤至中性。然后加入PH＝3的乙醇/盐酸溶液，将得到的悬浮液转移到水热釜中，在120℃温度下，水热反应24h后取出。用磁铁将沉淀分离，洗涤沉淀并干燥。

D：干燥后装在反应烧瓶中，加入体积比为2:1的甲醇/去离子水混合液，调整pH＝3，加入巯基硅烷偶联剂在氮气条件下80℃进行反应。反应后用磁铁对固体进行分离，洗至中性并真空干燥，得到磁性超疏水黏土矿物复合材料。

作为优选，黏土矿物为凹凸棒石、膨润土、高岭石、伊利石、活性白土、海泡石黏土中的一种或几种。

作为优选，黏土矿物在马弗炉中焙烧温度为150-250℃，焙烧时间为1-3h。

作为优选，含铁(Ⅲ)化合物为硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、溴化铁、高氯酸铁中的一种或几种。

作为优选，铁(Ⅲ)化合物溶液中三价铁离子物质的量为0.10-0.12mol。

作为优选，步骤B中，在氢气氛围下，通过360℃的还原温度进行还原。