[发明专利]一种功能化矿物材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种功能化矿物材料及其制备方法和应用，该功能化矿物材料的制备方包括以下步骤：将凹凸棒、铁盐、醋酸盐和高分子聚合物加入至有机溶剂中，搅拌均匀后，置于反应釜中进行水热反应，得到中间产物；将中间产物加入至表面改性剂中进行表面改性即得功能化矿物材料。本发明的功能化矿物材料的制备方法，由铁盐、醋酸盐和高分子聚合物和有机溶剂在反应釜中进行水热反应生成Fe₃O₄磁性纳米粒子，能够实现固液分离，对吸附染料后的材料进行回收；本发明制备得到的功能化矿物材料，具有孔径大，比表面积大，活性位点多等优点，因此可分别快速去除污水中的染料和重金属离子，且具有高的饱和吸附量，明显高于现有技术中吸附剂的吸附效果。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种功能化矿物材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国的人口不断增长，社会经济飞速发展，我国的环境污染问题也越来越严重，其中水体污染问题尤为突出。我国淡水资源虽然总量庞大，但人均占有量却是非常有限，人均水资源只达到世界人均水资源的1/4，全国大约有一半的城市缺水，水体的污染和恶化使得水资源短缺的问题更加严重。工业污水不经处理即排入河流、湖泊，将对附近的人类、农作物以及动植物造成巨大的危害。纺织、服装、印染和皮革等行业会产生大量染料污水，染料污水具有排放量大、成分复杂、色度较深并且存在一定毒性等特点，并且染料废水中偶氮类染料占相当大比重，这类染料是性质稳定且难以降解的有机物，若将其未经处理直接排放到湖泊河流中，将会对水质和水中的水生生物造成严重威胁。除了染料污水外，重金属离子污水也是水体污染的重要来源。矿产开采、有色金属冶炼、电镀、冶金工业和电子产品生产等行业在生产过程中会产生大量重金属离子废水，重金属离子具有难降解、毒性大、易富集和危害持续时间长等特点，一旦重金属离子污水不经处理直接排入河流、湖泊中，将会毒害其中的水生生物，而且被这些污水浇灌过的农作物亦将受到毒害，这些重金属离子污水中的重金属离子能通过饮用水或者食物链进入人体内，严重危害了人体的身体健康和工农业生产。

目前污水处理的方法主要有化学沉淀法、离子交换法、膜分离法、电解法、吸附法、以及生物法。吸附法是指将比表面积较大的多孔材料或者具有选择性吸附基团的材料作为吸附剂，使废水与吸附剂混合，进而达到污染物质(吸附质)在吸附剂表面聚集的目的，再利用沉淀或者筛选的方式来处理印染废水的方法。这种方法不仅能成功且高效地净化废水，而且还能实现废物的回收利用。由于吸附法具有方法简单，成本较低，处理效率高，能回收污染物等优点，因此广泛应用于脱色、吸湿和除臭等众多领域。

过去的研究中常见吸附材料有膨润土、活性炭、农作物秸秆、木质素、壳聚糖、高岭土、沸石等天然材料以及碳基材料、氧化硅等后天合成类材料，但普遍存在孔径小、比表面积小、活性基团少和难以固液分离的问题，使其工业化应用受到限制。

基于目前的吸附材料存在的技术缺陷，有必要对此进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种功能化矿物材料及其制备方法和应用，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种功能化矿物材料的制备方法，包括以下步骤：

将凹凸棒、铁盐、醋酸盐和高分子聚合物加入至有机溶剂中，搅拌均匀后，然后置于反应釜中进行水热反应，得到中间产物；

将中间产物加入至表面改性剂中进行表面改性即得功能化矿物材料。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述的功能化矿物材料的制备方法，所述表面改性剂包括聚乙烯亚胺溶液或3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述的功能化矿物材料的制备方法，所述铁盐包括FeCl₃；

和/或，所述醋酸盐包括醋酸钠；

和/或，所述高分子聚合物为聚乙二醇；