專利名稱：一種制備有機(jī)水滑石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境污染控制與新材料開發(fā)，尤其涉及一種利用洗滌廢水制備有機(jī)水滑石吸附劑的方法。
背景技術(shù)：
洗滌用品中所用的表面活性劑以陰離子型為最重要。其中直鏈烷基苯磺酸鹽用量最大，其次為脂肪醇硫酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、烷基磺酸鹽等。以十二烷基苯磺酸鈉為代表的陰離子表面活性劑，對(duì)水硬度較敏感，不易氧化，起泡力強(qiáng)，成本較低，合成工藝成熟，對(duì)顆粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有顯著的去污效果，對(duì)天然纖維上顆粒污垢的洗滌作用尤佳，去污力隨洗滌溫度的升高而增強(qiáng)，對(duì)蛋白污垢的作用高于非離子表面活性劑，且泡沫豐富，是非常有效的洗滌劑，常用于洗衣粉、洗潔精和洗手液，用量非常大。十二烷基苯磺酸鈉除用于洗滌用品外，也廣泛應(yīng)用于制革、紡織等工業(yè)的洗滌和脫脂。十二烷基苯磺酸鈉的生產(chǎn)排放了大量表面活性劑廢水，由于廢水中十二烷基苯磺酸鈉含量高，如果直接排 入環(huán)境，不僅影響水生生物生存，使水體自凈受阻，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且對(duì)微生物細(xì)胞的活性和增殖有一定阻礙作用，對(duì)動(dòng)植物和人體有慢性毒害作用，會(huì)擾亂內(nèi)分泌系統(tǒng)，弓丨起雌雄一體、動(dòng)物免疫機(jī)能異常、胎兒發(fā)育畸形、兒童智力低下等異?，F(xiàn)象。這些表面活性劑如果用生化過程來處理，生化效果差、同時(shí)可能生成毒性更強(qiáng)的中間體。常用的十二烷基苯磺酸鈉廢水處理工藝如混凝沉淀、催化氧化、泡沫分離、活性炭吸附、生物降解以及它們的組合工藝實(shí)現(xiàn)其凈化處理。其活性炭吸附中吸附法高效、簡(jiǎn)單，但活性炭吸附劑價(jià)格昂貴。層狀雙輕基復(fù)合金屬氧化物(Layered Double Hydroxides,簡(jiǎn)稱LDH),又稱水滑石，是一類重要的無機(jī)功能材料。其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)及層板元素和層間陰離子的可調(diào)變性受到人們的廣泛關(guān)注，經(jīng)離子交換向?qū)娱g引入新的客體陰離子可使層狀結(jié)構(gòu)和組成產(chǎn)生相應(yīng)的變化，因而可以制備一大類具有特殊性質(zhì)的功能材料。水滑石材料屬于陰離子型層狀化合物。層狀化合物是指具有層狀結(jié)構(gòu)、層間離子具有可交換性的一類化合物，利用層狀化合物主體在強(qiáng)極性分子作用下所具有的可插層性和層間離子的可交換性，將一些功能性客體物質(zhì)引入層間空隙并將層板距離撐開從而形成層柱化合物。水滑石化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為其中M2+為Mg2+，Ni2+，Mn2+，Zn2+，Ca2+，F(xiàn)e2+，Cu2+ 等二價(jià)金屬陽離子；M3+ 為 Al3+，Cr3+，F(xiàn)e3+，Co3+ 等三價(jià)金屬陽離子；A11—為陰離子，如⑶廣，NO3' CF, 0H_，S042—，P043—，C6H4 (COO) 22-等無機(jī)和有機(jī)離子以及絡(luò)合離子，當(dāng)層間無機(jī)陰離子不同，水滑石的層間距不同，同時(shí)在水滑石吸附污染物之后，層間距也會(huì)增大，以容納更多的污染物。常用有機(jī)酸來改性比如水楊酸、硬脂酸葡萄糖酸等，由于這些物質(zhì)的加入，導(dǎo)致有機(jī)水滑石的價(jià)格相應(yīng)的變得很高，嚴(yán)重限制了有機(jī)水滑石在水處理方面的應(yīng)用
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中制備有機(jī)水滑石原料來源單一、價(jià)格昂貴的不足，提供一種制備有機(jī)水滑石的方法，利用洗滌廢水中存在的陰離子表面活性劑來改性水滑石，合成有機(jī)水滑石，合成的有機(jī)水滑石作為吸附劑用于有機(jī)廢水處理。為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種制備有機(jī)水滑石的方法，所述的有機(jī)水滑石是利用含有陰離子表面活性劑的洗滌廢水制備的。具體步驟如下I)將洗滌廢水過濾去掉固態(tài)雜質(zhì)，得到不含固態(tài)雜質(zhì)的洗滌廢水；2)將水滑石加入上述洗滌廢水中，攪拌，沉淀分離，烘干，碾磨即得到陰離子表面活性劑改性的水滑石。步驟2)中所述的水滑石為50-100目的水滑石，加入量為水滑石與洗滌廢水的固 液質(zhì)量比為I :500 1000。步驟2)所述的攪拌時(shí)間為4 5h。本發(fā)明所采用的水滑石可以是市售的商品，也可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制備，其制備技術(shù)是眾所周知的。水滑石化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為[M2YxM3+X(OH)2]x+[(An_)x/n mH20]，其中M2+為Mg2+，Ni2+，Mn2+，Zn2+，Ca2+，F(xiàn)e2+，Cu2+等二價(jià)金屬陽離子中的任一種；M3+為 Al3+，Cr3+，F(xiàn)e3+，Co3+等三價(jià)金屬陽離子中的任一種；An_為陰離子，如⑶廣，no3-，CF, OF, S042—，PO/—等無機(jī)離子中的任一種；x=0. 5 0. 15 ;M2+/M3+=1 5。本發(fā)明的有益效果是I、以洗滌廢水中的陰離子型表面活性劑為改性劑來合成有機(jī)水滑石，在制備有機(jī)水滑石的同時(shí)，有效吸附去除洗滌廢水中的陰離子表面活性劑，既去除了廢水中的陰離子表面活性劑又合成了有機(jī)水滑石，實(shí)現(xiàn)廢物回收。2當(dāng)水滑石層間無機(jī)陰離子被有機(jī)陰離子取代后，層間由親水性變?yōu)槭杷裕瑢?duì)有機(jī)物的吸附由吸附變?yōu)榉峙渥饔脼橹?，吸附去除水中有機(jī)污染物的效率比原土高幾十到幾百倍。特別是利用洗滌廢水制備的有機(jī)水滑石在制備的過程中將廢水中的油污等物質(zhì)吸附到水滑石層間，增加有機(jī)水滑石的有機(jī)碳含量，可以更進(jìn)一步的提高吸附有機(jī)物的效果。3、所制備的有機(jī)水滑石價(jià)格低廉，廢水處理效果明顯，達(dá)到以廢治廢的效果，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)和實(shí)用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式以下進(jìn)一步提供本發(fā)明的3個(gè)實(shí)施例實(shí)施例I將含十二烷基磺酸鈉的洗滌廢水過濾去掉固態(tài)雜質(zhì)，得到不含固態(tài)雜質(zhì)的洗滌廢水；將過100目的市售鎂鋁型水滑石加入上述洗滌廢水中，水滑石與洗滌廢水的固液質(zhì)量比為I :1000，攪拌4h，沉淀分離，烘干，碾磨得到有機(jī)改性水滑石。制備有機(jī)水滑石后的洗滌廢水的COD被去除90. 5%，制備過程有一定的廢水處理效果。在200mL錐形瓶中加入50mL含菲濃度為lmg/L廢水，加入20mg有機(jī)水滑石。放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25°C，200rpm條件下振蕩2小時(shí)，取出后離心分離，用紫外可見分光光度計(jì)測(cè)定濃度，去除率為98. 9%。
而不改性的同樣的水滑石在同樣的條件下對(duì)該污染物的去除率僅為2. 3%。用剛好完全交換水滑石中陰離子的量的純十二烷基磺酸鈉改性水滑石，制備得到的有機(jī)水滑石對(duì)在同樣的條件下，對(duì)相同的廢水的去除率為90. 1%。實(shí)施例2將含十二烷基苯磺酸鈉的洗滌廢水過濾去掉固態(tài)雜質(zhì)，得到不含固態(tài)雜質(zhì)的洗滌廢水；將過50目的市售銅鋁型水滑石加入上述洗滌廢水中，固液質(zhì)量比為I :500，攪拌5h，沉淀分離，烘干，碾磨得到有機(jī)改性水滑石。制備有機(jī)水滑石后的洗滌廢水的COD被去除93. 1%，制備過程有一定的廢水處理
效果。 在200mL錐形瓶中加入50mL含對(duì)硝基苯濃度為5mg/L廢水，加入25mg有機(jī)水滑石。放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25°C，200rpm條件下振蕩2小時(shí)，取出后離心分離，用紫外可見分光光度計(jì)測(cè)定濃度，去除率為98. 7%。而不改性的同樣的水滑石在同樣的條件下對(duì)該污染物的去除率僅為3. 1%。用剛好完全交換水滑石中陰離子的量的純十二烷基苯磺酸鈉改性水滑石，制備得到的有機(jī)水滑石對(duì)在同樣的條件下，對(duì)相同的廢水的去除率為82. 4%。實(shí)施例3首先按照文獻(xiàn)(鎂鋁型水滑石水熱合成，應(yīng)用化學(xué)，2001，18,70-72)合成制得鎂鋁型水滑石；將含十二烷基苯磺酸鈉和a-烯基磺酸鈉兩種混合表面活性劑的洗滌廢水過濾去掉固態(tài)雜質(zhì)，得到不含固態(tài)雜質(zhì)的洗滌廢水；將過50目的制得的水滑石加入上述洗滌廢水中，固液質(zhì)量比為I :1000，攪拌5h，沉淀分離，烘干，碾磨得到有機(jī)改性水滑石。制備有機(jī)水滑石后的洗滌廢水的COD被去除91. 7%，制備過程有一定的廢水處理效果。在200mL錐形瓶中加入50mL含對(duì)硝基苯酚濃度為5mg/L廢水，加入25mg有機(jī)水滑石。放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25°C，200rpm條件下振蕩2小時(shí)，取出后離心分離，用紫外可見分光光度計(jì)測(cè)定濃度，去除率為97. 5%。而不改性的同樣的水滑石在同樣的條件下對(duì)該污染物的去除率僅為2. 5%。用總量剛好完全交換水滑石中陰離子的量的純十二烷基苯磺酸鈉和a -烯基磺酸鈉改性水滑石，制備得到的有機(jī)水滑石對(duì)在同樣的條件下，對(duì)相同的廢水的去除率分別為 81. 5% 和 76. 3%o
權(quán)利要求
1.一種制備有機(jī)水滑石的方法，其特征在于所述的有機(jī)水滑石是利用含有陰離子表面活性劑的洗滌廢水制備的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備有機(jī)水滑石的方法，其特征在于步驟如下 1)將洗滌廢水過濾去掉固態(tài)雜質(zhì)，得到不含固態(tài)雜質(zhì)的洗滌廢水； 2)將水滑石加入上述洗滌廢水中，攪拌，沉淀分離，烘干，碾磨即得到有機(jī)改性水滑石。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備有機(jī)水滑石的方法，其特征在于步驟2)中所述的水滑石為50-100目的水滑石，加入量為水滑石與洗滌廢水的固液質(zhì)量比為I :50(Γ1000。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備有機(jī)水滑石的方法，其特征在于步驟2)所述的攪拌時(shí)間為4 5h。
全文摘要
一種制備有機(jī)水滑石的方法，步驟如下1)將洗滌廢水過濾去掉固態(tài)雜質(zhì)，得到不含固態(tài)雜質(zhì)的洗滌廢水；2)將水滑石加入上述洗滌廢水中，攪拌，沉淀分離，烘干，碾磨即得到陰離子表面活性劑改性的水滑石。利用洗滌過程中所用的表面活性劑大部分是陰離子型表面活性劑的特點(diǎn)，以洗滌廢水中的陰離子型表面活性劑為改性劑來合成有機(jī)水滑石，在制備有機(jī)水滑石的同時(shí)，有效吸附去除洗滌廢水中的陰離子表面活性劑，既去除了廢水中的陰離子表面活性劑又合成了有機(jī)水滑石，實(shí)現(xiàn)廢物回收。所制備的有機(jī)水滑石價(jià)格低廉，廢水處理效果明顯，達(dá)到以廢治廢的效果，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)和實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B01J20/30GK102847513SQ201210349420
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者馬建鋒, 張?zhí)炝? 姚超, 李定龍 申請(qǐng)人:常州大學(xué)