[发明专利]具有网格结构的膨润土/聚合物吸附颗粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无机材料如膨润土/具有网格结构的聚合物形成的吸附颗粒产品、其制备方法和工艺以及用途。通过本发明提供的方法，采用湿法工艺制备的膨润土/网格聚合物吸附颗粒(Mt/MP‑AP)，具有强吸附、易分离的特点，可适用于大规模吸附处理水中的有机污染物和重金属离子，具有明显的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及一种具有网格结构的膨润土/聚合物吸附颗粒产品及其制备方法，属于化学材料领域。

背景技术

水是地球上对生命最重要的化合物，水体污染日益成为一个严重的问题(N.B.Singh等，2018)。水污染会严重危害人们的身体健康，人饮用了被污染过的水，污染物进入到我们的身体里，会导致人急性或慢性的中毒，还会引发多种传染病等，还会导致农作物减产、降低土壤的质量等。受到污染的水质流到了江河、湖泊、大海中会致使水生植物大量死亡(Jamil等,2010；Khan等,2008；Singh等,2010)。水污染的主要来源包括工业、农业排放的废水，城市污水，环境和全球变化。水体污染中主要有重金属、染料、农药、肥料、有机酸和卤代酚化合物等。在诸多污染物中，重金属和有机污染物是最为普遍的污染物。因此，如何减少重金属和有机污染物的环境残留，控制水体中重金属和有机污染物的潜在风险，对保护人类健康和改善生活质量显得尤为重要和迫切(Gupta S S等，2012)。

目前，为解决水污染问题，已经发展了各种清除污染物的技术，主要有沉淀法、絮凝法、混凝法、离子交换法、反渗透法、膜过滤法、电化学、光化学、高级氧化法、生物法等技术，这些都显示出不同程度的修复效率(Zhu等，2016)。其中，吸附分离技术是一种重要的物理化学方法，已在水体污染治理方面有了很大的发展。这个方法简单易行、成本低、安全、污染物脱出效率高，且不会造成因降解不完全而产生高毒性中间代谢物，因此在水污染处理方面体现出极强的应用优势(Sajid M等，2017；Liu等，2019)。

当前，使用最广泛的吸附材料主要有黏土、活性炭和树脂类吸附材料，这些材料具有良好的吸附性能。在对黏土类吸附材料处理污染水的研究中，主要有二个方面。

第一方面，是关于黏土及改性黏土对有机污染物和重金属离子吸附性能的研究。该方面的研究包括：一种是用黏土矿物本身去处理水污染问题；另一种是通过改性黏土矿物的方法，制备有机/无机复合吸附材料，以增强黏土矿物吸附材料的吸附性能以及扩大其应用范围(Yadav,Vijay Bahadur等，2019；Momina M等，2018；Han H等，2019)。其中，Hongwei Fan等(Hongwei Fan等，2014)以有机化合物改性蒙脱石，制备了十二烷基甜菜碱-蒙脱石(Mt-SB12)。结果表明，Mt-SB12对Cu²⁺和亚甲基蓝(MB)均有良好的吸附效果，并且Mt-SB12对MB表现出较高的亲和力和选择性。E.I.Unuabonah·K.O等(Unuabonah E I等，2008)利用PVA研究了PVA改性高岭石后对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附效果。其特点是对高岭石表面进行改性来提高高岭石对重金属离子的吸附性能。同理，Kumar A S K、Solenera,M等(Kumar等,2012)通过纤维素(Cellulose)、丙烯酰胺(PMEA)改性蒙脱石和天然黏土矿物复合制备Cellulose-Mt和PMEA-clay提高蒙脱石对含铬或铅废水的吸附效果。结果表明，Cellulose-Mt和PMEA-clay具有良好的去除水中铬或铅离子效果。

第二方面是有关黏土矿物处理完废水后有关固液分离问题的研究。作为吸附材料用的黏土矿物主要为粉体，使用后产生大量的底泥，难以分离的困难是制约其广泛应用关键问题。因此，研制吸附性能优良、易分离的吸附材料是黏土矿物在污水处理工程中亟待解决的技术问题，对于提高水质性能、解决环境污水处理问题具有重要现实意义和社会效益。