申请日2018.04.02
公开(公告)日2018.08.10
IPC分类号B01J23/745; C02F1/72; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种改性海泡石的制备方法，包括海泡石，包括以下步骤：(1)提纯：将海泡石用水浸泡并搅拌12h‑24h，然后静置，静置完成后抽滤去除上清液，洗涤海泡石并经真空干燥箱干燥至恒重;(2)酸改性：将步骤(1)提纯后的海泡石置于酸溶液中搅拌，抽滤得到海泡石并用水清洗至中性，并在真空干燥箱中干燥至恒重;(3)浸渍负载：将步骤(2)酸改性后的海泡石置于金属可溶盐、有机盐和水的混合溶液中，在室温下浸渍;(4)焙烧：将步骤(3)浸渍负载后的海泡石在200‑400℃下焙烧，焙烧完成冷却后研磨均匀，得到所述改性海泡石。所述改性海泡石具有制备方法简单、稳定性强且对高浓度垃圾渗滤液具有高效的催化氧化作用。
权利要求书
1.一种改性海泡石的制备方法，包括海泡石，其特征在于，包括以下步骤：
(1)提纯：将海泡石用水浸泡并搅拌12h-24h，然后静置，静置完成后抽滤去除上清液，洗涤海泡石并经真空干燥箱干燥至恒重;
(2)酸改性：将步骤(1)提纯后的海泡石置于酸溶液中搅拌，抽滤得到海泡石并用水清洗至中性，并在真空干燥箱中干燥至恒重;
(3)浸渍负载：将步骤(2)酸改性后的海泡石置于金属可溶盐、有机盐和水的混合溶液中，在室温下浸渍;
(4)焙烧：将步骤(3)浸渍负载后的海泡石在200-400℃下焙烧，焙烧完成冷却后研磨均匀，得到所述改性海泡石。
2.如权利要求1所述的一种改性海泡石的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，海泡石与水的质量比为1:20-1:40，静置时间0.5-4h，洗涤次数为反复3次，所述步骤(2)中，酸溶液的浓度为1-4mol/L，搅拌时间为2-5h，海泡石与酸溶液的质量比为1:20-1:40，所述步骤(1)与步骤(2)中所用真空干燥箱的干燥温度为95-115℃，所述步骤(3)中，所述浸渍在摇床中匀速震荡的条件下进行，浸渍时间为2-6h，所述步骤(4)中，焙烧在氮气保护下进行，焙烧时间为1-3h。
3.如权利要求2所述的一种改性海泡石的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的海泡石为天然海泡石粉，所述的水为去离子水，所述步骤(2)中的酸溶液为硝酸溶液，所述步骤(3)中的金属可溶盐为硫酸铁，有机盐为乙二胺四乙酸二钠。
4.如权利要求3所述的一种改性海泡石的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，混合溶液中Fe3+与海泡石的比例为1-10mmol/g，EDTA-2Na与海泡石的比例为2-20mmol/g。
5.如权利要求4所述的一种改性海泡石的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，海泡石与水的质量比为1:20，搅拌时间为12h;所述步骤(2)中，酸溶液的浓度为1mol/L，海泡石与酸溶液的质量比为1:20;所述步骤(3)中，混合溶液中Fe3+与海泡石的比例为2mmol/g，EDTA-2Na与海泡石的比例为4mmol/g，浸渍时间为2h，所述步骤(4)中，焙烧温度为200℃。
6.如权利要求5所述的一种改性海泡石的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，海泡石与水的质量比为1:30，搅拌时间为18h;所述步骤(2)中，酸溶液的浓度为2mol/L，海泡石与酸溶液的质量比为1:30，所述步骤(3)中，混合溶液中Fe3+与海泡石的比例为4mmol/g，EDTA-2Na与海泡石的比例为8mmol/g，浸渍时间为4h，所述步骤(4)中，焙烧温度为300℃。
7.如权利要求6所述的一种改性海泡石的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，海泡石与水的质量比为1:40，搅拌时间为24h;所述步骤(2)中，酸溶液的浓度为4mol/L，海泡石与酸溶液的质量比为1:40，所述步骤(3)中，混合溶液中Fe3+与海泡石的比例为8mmol/g，EDTA-2Na与海泡石的比例为16mmol/g，浸渍时间为6h，所述步骤(4)中，焙烧温度为400℃。
8.一种如权利要求1-7之一所述的改性海泡石应用于废水处理的方法，其特征在于，所述在类芬顿氧化处理中，双氧水投加量为10-20g/L，海泡石投加量为2.5-5g/L，反应时间为反应时间2-4h，废水pH=7.0，反应温度25℃。
9.如权利要求8所述的改性海泡石应用于废水处理的方法，其特征在于，所述在类芬顿氧化处理中，双氧水投加量为20g/L，海泡石投加量为5g/L，反应时间为反应时间4h，废水pH=7.0，反应温度25℃。
10.如权利要求9所述的改性海泡石应用于废水处理的方法，其特征在于，所述在类芬顿氧化处理中，双氧水投加量为10g/L，海泡石投加量为2.5g/L，反应时间为反应时间2h，废水pH=7.0，反应温度25℃。
说明书
一种改性海泡石的制备及应用于废水处理的方法
技术领域
本发明涉及材料制备及废水处理应用领域，特别是涉及一种改性海泡石的制备及应用于废水处理的方法。
背景技术
海泡石是一种富镁的纤维状硅酸盐粘土矿物，理论结构式为Mg8[Si12O30](OH)4·12H2O。在其结构单元中，硅氧四面体和镁氧八面体相互交替，具层状和链状的过渡型特征。正是由于这种独特的结构，使得海泡石的比表面积高，孔隙率大，具有良好的吸附性、流变性和催化性，应用前景十分广阔。
海泡石良好的吸附性能和催化性能在废水处理中得到开发应用，但是天然海泡石表面呈弱酸性、通道小且热稳定性差，限制了其应用。改性和负载工艺改善海泡石的结构和表面化学性质，从而提高其比表面积和化学活性位点及热稳定性，是最终实现海泡石高效吸附催化性能的关键技术。
典型的芬顿试剂是以Fe2+催化剂，用H2O2对有机物质进行化学氧化，使其分解为无机态的方法。芬顿体系所产生的中间态活性物种羟基自由基(·OH)跟其它氧化剂相比，具有更高的氧化电极电位(E=2.80V)，能无选择地与废水中的污染物反应，在使用过程中具有试剂无毒性，均相体系没有质量传输的阻碍，而且操作简单，相对投资小等优点，所以一直广泛地用于有毒有害废水的处理上。但是传统的芬顿反应也存在着H2O2利用率低、有机物降解不完全、产生大量铁泥、催化剂回收困难及出水色度增加等问题。目前类芬顿氧化相比传统芬顿技术具有OH·利用效率高、反应条件温和、污泥产量少等优点，处理成本大大较低。
目前国内垃圾渗滤液处理主流技术为生化、膜组合工艺，此工艺产生的膜浓液处理十分困难。而类芬顿氧化技术应用于垃圾渗滤液的处理方法很少，开发一种对垃圾渗滤液有效处理、避免膜法浓液产生且运行成本低的工艺具有重要意义，因此，需要一种能更好适应类芬顿氧化处理的改性海泡石及其应用方法。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改性海泡石的制备及应用于废水处理的方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种改性海泡石的制备方法，包括海泡石，其特征在于，包括以下步骤：
(1)提纯：将海泡石用水浸泡并搅拌12h-24h，然后静置，静置完成后抽滤去除上清液，洗涤海泡石并经真空干燥箱干燥至恒重;
(2)酸改性：将步骤(1)提纯后的海泡石置于酸溶液中搅拌，抽滤得到海泡石并用水清洗至中性，并在真空干燥箱中干燥至恒重;
(3)浸渍负载：将步骤(2)酸改性后的海泡石置于金属可溶盐、有机盐和水的混合溶液中，在室温下浸渍;
(4)焙烧：将步骤(3)浸渍负载后的海泡石在200-400℃下焙烧，焙烧完成冷却后研磨均匀，得到所述改性海泡石。
所述步骤(1)中，海泡石与水的质量比为1:20-1:40，静置时间0.5-4h，洗涤次数为反复3次，所述步骤(2)中，酸溶液的浓度为1-4mol/L，搅拌时间为2-5h，海泡石与酸溶液的质量比为1:20-1:40，所述步骤(1)与步骤(2)中所用真空干燥箱的干燥温度为95-115℃，所述步骤(3)中，所述浸渍在摇床中匀速震荡的条件下进行，浸渍时间为2-6h，所述步骤(4)中，焙烧在氮气保护下进行，焙烧时间为1-3h。
所述步骤(1)中的海泡石为天然海泡石粉，所述的水为去离子水，所述步骤(2)中的酸溶液为硝酸溶液，所述步骤(3)中的金属可溶盐为硫酸铁，有机盐为乙二胺四乙酸二钠。
所述步骤(3)中，混合溶液中Fe3+与海泡石的比例为1-10mmol/g，EDTA-2Na与海泡石的比例为2-20mmol/g。
所述步骤(1)中，海泡石与水的质量比为1:20，搅拌时间为12h;所述步骤(2)中，酸溶液的浓度为1mol/L，海泡石与酸溶液的质量比为1:20;所述步骤(3)中，混合溶液中Fe3+与海泡石的比例为2mmol/g，EDTA-2Na与海泡石的比例为4mmol/g，浸渍时间为2h，所述步骤(4)中，焙烧温度为200℃。
所述步骤(1)中，海泡石与水的质量比为1:30，搅拌时间为18h;所述步骤(2)中，酸溶液的浓度为2mol/L，海泡石与酸溶液的质量比为1:30，所述步骤(3)中，混合溶液中Fe3+与海泡石的比例为4mmol/g，EDTA-2Na与海泡石的比例为8mmol/g，浸渍时间为4h，所述步骤(4)中，焙烧温度为300℃。
所述步骤(1)中，海泡石与水的质量比为1:40，搅拌时间为24h;所述步骤(2)中，酸溶液的浓度为4mol/L，海泡石与酸溶液的质量比为1:40，所述步骤(3)中，混合溶液中Fe3+与海泡石的比例为8mmol/g，EDTA-2Na与海泡石的比例为16mmol/g，浸渍时间为6h，所述步骤(4)中，焙烧温度为400℃。
一种改性海泡石应用于废水处理的方法，在类芬顿氧化处理中，双氧水投加量为10-20g/L，海泡石投加量为2.5-5g/L，反应时间为反应时间2-4h，废水pH=7.0，反应温度25℃。
所述在类芬顿氧化处理中，双氧水投加量为20g/L，海泡石投加量为5g/L，反应时间为反应时间4h，废水pH=7.0，反应温度25℃。
所述在类芬顿氧化处理中，双氧水投加量为10g/L，海泡石投加量为2.5g/L，反应时间为反应时间2h，废水pH=7.0，反应温度25℃。
有益效果：
(1)本发明通过提纯、酸改性、浸渍负载和焙烧改善了海泡石的结构，提高了海泡石的比表面积和催化活性，同时具有良好的热稳定性。
(2)本发明所得到的催化剂为非均相催化剂，即以海泡石为载体的非均相催化剂，有效避免了传统芬顿体系的缺点，提高了反应的效率，减少了污泥产量，节约成本。
采用本发明的改性海泡石作为催化剂应用于垃圾渗滤液原水、垃圾渗滤液MBR出水的类芬顿催化氧化处理，CODcr去除率可达70%以上，氨氮去除率可达40%以上。尤其是实施例中以改性海泡石为载体的类芬顿催化剂存在的作用及效果。