申请日2006.12.28
公开(公告)日2007.08.15
IPC分类号C02F1/28; B01J20/12
摘要
水处理用镍钛改性膨润土及其制备方法，涉及一种水处理材料及其制备方法，水处理用镍钛改性膨润土，利用镍钛无机交联剂及溴化十六烷基三甲胺(CTMAB)为有机柱化剂对钠基膨润土进行改性，制备Ni-Ti双元素无机交联及Ni-Ti-有机复合土系列改性膨润土。水处理用镍钛改性膨润土的制备方法，首先制备交联剂;然后制备镍钛无机交联土;再制备镍钛有机复合土。水处理用镍钛改性膨润土作为一种新型水处理药剂，具有价格低、性能好、适用范围广等特点。
权利要求书
1.水处理用镍钛改性膨润土，其特征在于利用镍钛无机交联剂 及溴化十六烷基三甲胺为有机柱化剂对钠基膨润土进行改性，制备 Ni-Ti双元素无机及Ni-Ti-有机复合土系列改性膨润土。
2.按照权利要求1所述的水处理用镍钛改性膨润土，其特征在 于水处理用镍钛无机交联膨润土，层间距d为2.3066nm。
3.按照权利要求1所述的水处理用镍钛改性膨润土，其特征在 于水处理用镍钛有机复合土，层间距d为1.7988nm。
4.水处理用镍钛改性膨润土的制备方法，其特征在于：
首先制备交联剂：
钛交联剂的制备：将四氯化钛溶液缓慢加入到盐酸溶液中。冷却、 定容，在室温下静止，得钛交联剂;
镍交联剂的制备：将氢氧化钠溶液缓慢加入到硫酸镍溶液中，在 室温下连续搅拌，静置，得铁交联剂;
然后制备镍钛无机交联土：
取原土制成粘土料浆，将镍交联剂滴加到粘土料浆中，然后浆钛 交联剂滴加入粘土料浆中，加入硫酸或氢氧化钠调节pH值，搅拌， 静置陈化，过滤，干燥，活化，得镍钛无机交联土;
再制备镍钛有机复合土：
取镍钛交联土制成悬浮液，加入含5.0%的溴化十六烷基三甲铵 的水-乙醇溶液搅拌，反应完成后，冷却至室温，减压过滤，用蒸馏 水洗涤，至无法检验出溴离子且滤液无泡沫，所得滤饼烘干，活化， 粉碎过筛，得镍钛有机复合土。
5.按照权利要求4所述的水处理用镍钛改性膨润土的制备方法， 其特征在于镍钛无机交联土：悬浮液浓度3%、镍钛投加量10mmol/g、 镍钛比5∶1、反应温度50℃、反应时间5h;镍钛有机复合土：悬浮 液浓度4%、CTMAB投加量0.7mmol/g、反应温度70℃、反应时间 1h。
说明书
水处理用镍钛改性膨润土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水处理材料及其制备方法，特别是一种用于水处 理的镍钛改性膨润土及其制备方法。
背景技术
膨润土是一种在自然界分布较为广泛的粘土类矿物，属非金属矿 产。中国的膨润土矿资源非常丰富，储量居世界首位，占世界总量的 60%，预测资源量在70亿吨以上，并以分布广、埋藏浅、易采掘及 品种齐全为特点。膨润土及其提纯改型产品都不同程度地具有一些优 越的特性，这些特性主要有膨胀性、亲水性(或亲油性，如有机膨润 土)、吸附性、阳离子交换性、催化活性、分散性、悬浮性、粘接性、 触变性、稳定性、无毒性。随着科学技术的发展，人们对膨润土结晶 特性和物理化学性质的了解逐渐加深，膨润土在工农业生产和科学研 究方面的使用日益广泛。它作为粘结剂、悬浮剂、增稠剂、触变剂、 絮凝剂、稳定剂、净化脱色剂、充填剂、催化剂以及催化剂载体在冶 金、机械铸造、钻探、石油化工、轻工、农林牧、建筑工程、环保等 领域有着十分广泛的应用前景。由于膨润土带电性和较大的比表面积 使其具有较强的吸附性，因此膨润土具有良好的离子交换能力和吸附 性能，可去除污水中的某些污染物。但是天然膨润土中由于表面硅氧 结构具有极强的亲水性和层间大量可交换性阳离子的水解，使其表面 通常存在一层薄的水膜，而限制了在水处理中的应用;此外，膨润土 固液分离速度慢，絮凝物脱水效果差，也影响了其实际应用。为了满 足某种需要或为了提高膨润土的使用效果，获得具有实用性的高性能 膨润土，在一定条件下，人为地在膨润土中引进一些无机离子或(和) 有机化合物，使膨润土的结构和化学性质发生改变，达到对膨润土改 型的目的。目前对膨润土的改性研究主要集中于无机改性，有机改性 和无机-有机复合改性。经多年研究发现，改性膨润土作为吸附剂在 各类废水处理尤其是工业废水处理中的应用潜力巨大，改性土可广泛 应用于去除芳香族化合物、有毒和难降解有机物、除色等。由于价格 低廉，适用范围广，随着研究的不断深入，改性膨润土吸附剂将有可 能取代传统吸附剂在废水处理中的地位，在废水处理中得到广泛应 用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以镍钛交联改性剂，制备Ni-Ti双元 素无机交联及Ni-Ti-有机复合土系列改性膨润土方法，该发明制备的 Ni-Ti系列改性膨润土，增大了膨润土其层间距和比表面积及表面羟 基数量，改善了其疏水性，从而提高了吸附能力，扩展了膨润土的应 用领域。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
水处理用镍钛改性膨润土，其利用镍钛无机交联剂及溴化十六烷 基三甲胺(CTMAB)为有机柱化剂对钠基膨润土进行改性，制备Ni-Ti 双元素无机及Ni-Ti-有机复合土系列改性膨润土。
如上所述的水处理用镍钛改性膨润土，其水处理用镍钛无机交联 膨润土，层间距d为2.3066nm。
如上所述的水处理用镍钛改性膨润土，其水处理用镍钛有机复合 土，层间距d为1.7988nm。
水处理用镍钛改性膨润土的制备方法，
首先制备交联剂：
钛交联剂的制备：将四氯化钛(TiCl4)溶液缓慢加入到盐酸(HCl) 溶液中。冷却、定容，在室温下静止，得钛交联剂;
镍交联剂的制备：将氢氧化钠(NaOH)溶液缓慢加入到硫酸镍 (NiSO4)溶液中，在室温下连续搅拌，静置，得铁交联剂;
然后制备镍钛无机交联土：
取原土制成粘土料浆，将镍交联剂滴加到粘土料浆中，然后浆钛 交联剂滴加入粘土料浆中，加入硫酸(H2SO4)或氢氧化钠(NaOH) 调节pH值，搅拌，静置陈化，过滤，干燥，活化，得镍钛无机交联 土;
再制备镍钛有机复合土：
取镍钛交联土制成悬浮液，加入含5.0%的溴化十六烷基三甲铵 的水-乙醇溶液搅拌，反应完成后，冷却至室温，减压过滤，用蒸馏 水洗涤，至无法检验出溴离子(Br-)且滤液无泡沫，所得滤饼烘干， 活化，粉碎过筛，得镍钛有机复合土。
如上所述的水处理用镍钛改性膨润土的制备方法，镍钛无机交联 土：悬浮液浓度3%、镍钛投加量10mmol/g、镍钛比5∶1、反应温度 50℃、反应时间5h;镍钛有机复合土：悬浮液浓度4%、CTMAB投 加量0.7mmol/g、反应温度70℃、反应时间1h。
本发明的优点与效果是：
本发明改变了膨润土层间距和比表面积及表面羟基数量，提高了 膨润土的吸附能力，有机改性剂引入交联膨润土层间，不仅增加了交 联土的离子交换能力，而且改善了其疏水性，从而提高了吸附能力， 扩展了膨润土的应用领域，作为一种新型水处理药剂，具有价格低。 性能好、适用范围广等特点。
本发明作为一种新型水处理药剂，可应用于含重金属离子污染物 的废水(电镀废水)中重金属离子的去除。用于处理含Cr(VI)废水， 经过改性后，改性膨润土对Cr(VI)的去除能力明显提高。Cr(VI)初始 浓度在20～70mg/L的范围内，改性膨润土对Cr(VI)均具有较高的去 除效果，吸附性能明显优于原土。对20mg/L低浓度含Cr(VI)废水， 镍钛交联土去除率达90%，镍钛有机复合土去除率达97.5%，适合处 理低浓度含Cr(VI)废水。