蒙脫土負載聚乙烯亞胺水處理劑、制備方法以及應用技術

本發明專利技術公開了一種蒙脫土負載聚乙烯亞胺水處理劑、制備方法以及應用，該水處理劑由聚醚銨陽離子、聚乙烯亞胺和蒙脫土組成；其中聚醚銨陽離子占該水處理劑總量的1wt%~30wt%，聚乙烯亞銨占該水處理劑重量的5wt%~80wt%，其余為蒙脫土。在常壓、60~80℃的溫度條件下，用聚醚銨鹽和聚乙烯亞胺協同插層蒙脫土，經過過濾、干燥，得到蒙脫土納米復合材料粉體。該處理劑可有效去除污水或飲用水中的金屬離子，尤其對于吸附去除六價鉻離子有明顯的效果，而且制備工藝簡單、條件溫和，易于工業化生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種新型改性蒙脫土，特別涉及一種由聚醚銨陽離子、聚乙烯亞胺和蒙脫土共同組成的改性蒙脫土復合材料粉體及其制備方法和用途。
技術介紹
由于鉻對人類自然生態環境的嚴重污染，對含鉻污水的治理已成為全球關注的熱點。高效、低成本、無二次污染的吸附劑是去除水中金屬離子，特別是鉻離子的主要技術手段。蒙脫土作為一種天然粘土，具有成本低、無污染、比表面積大、熱穩定性高、耐磨性好、可離子交換等特點，是制備工業用各種吸附劑的良載體。聚乙烯亞胺是一種重要的陽離子絮凝劑，廣泛地用于工業廢水的處理。聚乙烯亞胺通過中和表面電荷，可以有效地去除污水中的重金屬離子和各種菌體。然而，聚乙烯亞胺又是一種水溶性聚合物，因此，在實際應用中如果將其負載在穩定的多孔材料表面，既能提高聚乙烯亞胺的使用效果，又能降低其使用量。因此，蒙脫土負載聚乙烯亞胺是近年新型水處理劑的研發熱點，但在公開的專利中鮮有提及。大量公開的文獻報道了采用熔融法和離子交換法制備聚乙烯亞胺和蒙脫土納米復合材料，能有效地提高聚乙烯亞胺的耐熱性和阻隔性能等。最相關的報道是來自西班牙的一家研究機構，在一篇期刊文獻中報道了采用聚乙烯亞胺、磁性材料以及蒙脫土制備一種雜化材料，并預測這個雜化材料可以有效地用于水中去除六價鉻。由于作為載體的蒙脫土是層狀硅酸鹽，其片層之間的層間距只有I納米左右。從理論分析和實際應用中可以預測，如果提高蒙脫土片層之間的層間距到幾納米，則可以有效地提高聚乙烯亞胺的負載量，從而提高蒙脫土負載聚乙烯亞胺吸附劑的吸附性能。相關公開報道表明，采用聚醚銨 鹽改性蒙脫土，可以提到蒙脫土的層間距高達8nm以上。如2001年Lin J.J.采用聚醚胺D2000制鹽，插層得到的聚醚銨改性蒙脫土。2004年SalahuddinN.A.采用聚醚胺T5000制鹽插層蒙脫土，并將改性蒙脫土用于高性能環氧樹脂的制備。2011年北京航空航天大學采用多種聚醚胺協同插層蒙脫土，系統地研究了聚醚胺改性蒙脫土的結構和性能。公開號為CN1693549A的專利用聚醚多元醇改性蒙脫土，用于蒙脫土 /聚氨酯納米復合材料的制備；公開號為CN102627285A的專利在原有Ti4+或/和Sb3+柱撐蒙脫土的基礎上，采用聚醚銨陽離子協同插層蒙脫土，進一步提高了蒙脫土的層間距，預期這種這種Ti4+或/和Sb3+柱撐蒙脫土在聚酯催化以及光催化等方面將具有更優異的性能。綜上所述，采用聚醚銨陽離子和聚乙烯亞胺協同插層蒙脫土制備水處理劑，可以得到高效、低成本、長壽命的水處理吸附劑，這方面的研究和相關專利在國內外尚未見公開報道。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種由聚醚銨陽離子、聚乙烯亞胺和蒙脫土共同組成的改性蒙脫土復合材料粉體以及制備方法，這種改性蒙脫土復合材料粉體可以用做去除污水中金屬鉻離子的水處理劑。為實現上述專利技術目的，本專利技術采用了如下技術方案: 一種蒙脫土負載聚乙烯亞胺水處理劑，其特征在于，該水處理劑由聚醚銨陽離子、聚乙烯亞胺和蒙脫土組成；其中聚醚銨陽離子占該水處理劑總量的lwt9T30wt%，聚乙烯亞銨占該水處理劑重量的5被% 80被％，其余為蒙脫土。如上所述的蒙脫土負載聚乙烯亞胺水處理劑的制備方法，其特征在于，在常壓、6(T80°C的溫度條件下，用聚醚銨鹽和聚乙烯亞胺插層蒙脫土，經過濾、干燥后得到蒙脫土納米復合材料粉體，即為所述的蒙脫土負載聚乙烯亞胺水處理劑。進一步的，聚醚銨陽離子與蒙脫土反應時，采用水與丙酮的混合溶液作為分散介質，聚醚銨陽離子與蒙脫土的可交換陽離子(CEC)比為0.f 2，反應溫度為6(T80°C，加熱回流反應時間為Γ8小時。CEC為土壤膠體所能吸附各種陽離子的總量，其數值以每千克土壤中含有各種陽離子的物質的量來表示，即mol/kg 進一步的，聚乙烯亞胺與蒙脫土反應時，采用的分散介質為乙醇、水或者是二者的混合溶液，聚乙烯亞胺與蒙脫土的可交換陽離子(CEC)比為0.5 4，反應溫度為6(T80°C，加熱回流反應時間為0.5 8小時。進一步的，所述聚醚銨鹽是由聚醚二胺或聚醚三胺與氯化氫水溶液反應制得，所述聚醚二胺或聚醚三胺的平均分子量為40(Γ5000。進一步的，所述聚乙烯亞胺的平均分子量為5000-30000。進一步的，先用 聚醚銨鹽插層蒙脫土，再用聚乙烯亞胺插層蒙脫土。如上所述的蒙脫土負載聚乙烯亞胺水處理劑的應用，其特征在于，該水處理劑用于污水或飲用水中金屬離子的去除。進一步的，所述金屬離子為六價鉻離子。專利技術原理: 聚乙烯亞胺是一種重要的陽離子絮凝劑，廣泛地用于工業廢水的處理。聚乙烯亞胺通過中和表面電荷，可以有效地去除污水中的重金屬離子和各種菌體。然而，聚乙烯亞胺又是一種水溶性聚合物，因此，在實際應用中如果將其負載在穩定的多孔材料表面，既能提高聚乙烯亞胺的使用效果，又能降低其使用量。大量公開的文獻報道了采用熔融法和離子交換法制備聚乙烯亞胺和蒙脫土納米復合材料，能有效地提高聚乙烯亞胺的耐熱性和阻隔性能等。最相關的報道是來自西班牙的一家研究機構，在一篇期刊文獻中報道了采用聚乙烯亞胺、磁性材料以及蒙脫土制備一種雜化材料，并預測這個雜化材料可以有效地用于水中去除六價鉻。由于作為載體的蒙脫土是層狀硅酸鹽，其片層之間的層間距只有I納米左右。從理論分析和實際應用中可以預測，如果提高蒙脫土片層之間的層間距到幾納米，則可以有效地提高聚乙烯亞胺的負載量，從而提高蒙脫土負載聚乙烯亞胺吸附劑的吸附性能。相關公開報道表明，采用聚醚銨鹽改性蒙脫土，可以提到蒙脫土的層間距高達8nm以上。如2001年Lin J.J.采用聚醚胺D2000制鹽，插層得到的聚醚銨鹽改性蒙脫土。2004年Salahuddin N.A.采用聚醚胺T5000制鹽插層蒙脫土，并將改性蒙脫土用于高性能環氧樹脂的制備。2011年北京航空航天大學采用多種聚醚銨鹽協同插層蒙脫土，系統地研究了聚醚銨鹽改性蒙脫土的結構和性能。綜上所述，采用聚醚銨陽離子和聚乙烯亞胺協同插層蒙脫土制備水處理劑，可以得到高效、低成本、長壽命的水處理吸附劑。 專利技術優點: 本專利技術所述蒙脫土負載聚乙烯亞胺水處理劑及其制備方法的優點是: 具有比表面積大、熱穩定性好、成本低等特點，可用于各種污水及飲用水處理，能有效地去除各種金屬離子，特別是對去除六價鉻具有明顯的效果，且這種新型蒙脫土納米復合材料粉體的制備工藝簡單、條件溫和，易于工業化生產。具體實施例方式以下結合優選實施例對本專利技術的技術方案作進一步的說明。實施例1 將1.7g聚醚胺D400溶解在36ml丙酮中，1.5g鹽酸溶液(37wt%)與12ml去離子水混合，磁力攪拌下，向D400丙酮溶液中滴加鹽酸溶液。滴加完畢后，繼續磁力攪拌3h，得到聚醚銨鹽D400溶液。15g鈉基蒙脫土分散在IOOml的去離子水中，配制成蒙脫土懸浮液。在室溫、磁力攪拌的條件下，將上述聚醚銨鹽D400溶液緩慢滴入蒙脫土懸浮液中；滴加完畢后，反應體系升溫至60°C，磁力攪拌下回流0.5小時，得到聚醚銨陽離子改性蒙脫土混合液。將反應混合液離心、過濾，分離出聚醚銨陽離子改性蒙脫土。將上述聚醚銨陽離子改性蒙脫土分散在IOOOml的去離子水中，室溫下邊攪拌邊加入44g聚乙烯亞胺；添加完畢后，將反應體系升溫至80°C，磁力攪拌下回流0.5小時。將反應混本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種蒙脫土負載聚乙烯亞胺水處理劑，其特征在于，該水處理劑由聚醚銨陽離子、聚乙烯亞胺和蒙脫土組成；其中聚醚銨陽離子占該水處理劑總量的1wt%~30wt%，聚乙烯亞銨占該水處理劑重量的5wt%~80wt%，其余為蒙脫土。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐永春，李海，馬駿，張琳琳，
申請(專利權)人：蘇州旭達環?？萍加邢薰?/a>，
類型：發明
國別省市：