復合改性膨潤土及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復合改性膨潤土，采用殼聚糖對已經過乙二胺螯合的改性膨潤土進行負載而制成。該復合改性膨潤土可作為重金屬復合固定劑，應用于尾礦重金屬浸出污染治理，對重金屬的固定容量大、固定能力強。實驗證明，使用本發(fā)明的復合改性膨潤土處理尾礦，不僅可使尾礦中鋅的浸出量大幅度降低（57～83%），而且對尾礦浸出液中的鋅有良好吸附作用（62～97%）。同時，本發(fā)明制備工藝簡單、成本低廉、條件溫和，適合于礦區(qū)尾礦污染治理。
【專利說明】復合改性膨潤土及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于改性膨潤土【技術領域】，尤其涉及一種復合改性膨潤土及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]我國擁有著較為豐富的礦產資源，每年礦山開采都伴隨著大量的尾礦產生。在酸性降雨條件下，重金屬(如鋅、錳等)更容易從尾礦中浸出。這些釋放的重金屬會隨著環(huán)境變化進入水體或土壤中，對礦山周圍的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)造成嚴重影響，危害人類身體健康。因此，尋找有效方法應對礦區(qū)尾礦重金屬污染有著重大意義。
[0003]目前控制尾礦重金屬污染的方法主要有:殺菌劑法、中和法、覆蓋隔離法和鈍化包膜法。在礦山重金屬污染的控制過程中，使用重金屬固定劑是重要的控制方法之一。該法能從源頭上抑制重金屬浸出，成本較低、方便易行，能很好滿足治理礦區(qū)重金屬污染的要求，確保其周邊環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)不受污染。
[0004]膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的粘土礦物，在我國儲量豐富，價格低廉。改性膨潤土在作為有機物吸附劑及含重金屬的廢水處理劑中報道較多。但是，大多數(shù)改性劑價格較高，而且處理效果較原土提高不大，所以尋找方便、高效、經濟的新型重金屬固定劑顯得尤為重要。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種成本低廉、經濟高效的復合改性膨潤土及其制備方法和應用，該復合改性膨潤土可作為重金屬復合固定劑，應用于尾礦重金屬浸出污染治理，對重金屬的固定容量大、固定能力強。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案:復合改性膨潤土，采用殼聚糖對已經過乙二胺螯合的改性膨潤土進行負載而制成。
[0007]殼聚糖、乙二胺、膨潤土的質量/體積/質量比為I?2g:l?4mL:5?15g。
[0008]上述復合改性膨潤土的制備方法，包括以下步驟:
[0009]<1>取鈉基膨潤土加水攪拌，配成10%的懸濁液；
[0010]<2>在60?80°C水浴中，向步驟<1>的懸濁液中緩慢加入I?4mL的分析純乙二胺,邊加邊攪拌；
[0011]<3>稱取I?2g殼聚糖溶解在質量濃度2%的醋酸溶液中，配成質量濃度I?2%的殼聚糖溶液，攪拌使殼聚糖溶解充分至透明澄清，然后緩慢地將殼聚糖溶液滴加到步驟<2>的混合溶液中，殼聚糖的負載過程在80°C水浴中進行2h ;再冷卻至室溫，水洗5次后抽濾，將所得濾餅在60°C烘箱中加熱干燥，研磨，過200目篩，即得復合改性膨潤土。
[0012]上述復合改性膨潤土在固定尾礦中重金屬方面的應用。
[0013]重金屬為鋅。
[0014]上述應用，按以下操作步驟使用:[0015]〈1>尾礦的固定化處理
[0016]將復合改性膨潤土加入5mL去離子水中，配成質量濃度2?50%的懸濁液，均勻滴加到50g尾礦表面，放置通風處48h，直至懸濁液揮干；
[0017]〈2> 反應
[0018]按質量體積比1:10向固定化后的尾礦中加入去離子水，調節(jié)pH至4，將所得礦水混合物置恒溫震蕩器上200rpm/min震蕩12h。
[0019]根據(jù)權利要求6應用，還包括以下操作步驟:
[0020]〈3>尾礦中重金屬鋅的測量
[0021 ] 從步驟〈2>的礦水混合物中取樣，離心過0.45 μ m濾膜，利用電感耦合等離子體發(fā)
射光譜儀測定去離子水中鋅的含量。鋅的浸出量降低百分比按以下公式計算:
[0022]
r yft定前固定后
L —-1固定前
[0023]其中，L 一鋅浸出量的降低程度，Xtoij—沒有添加固定劑時尾礦中鋅浸出量，X酸Β—添加固定劑后尾礦中鋅浸出量。
[0024]針對目前尾礦重金屬污染治理缺乏優(yōu)良重金屬固定劑的問題，發(fā)明人以價格低廉且儲量豐富的膨潤土為原料，以重金屬螯合劑乙二胺和環(huán)境友好型天然多糖殼聚糖為改性劑，制成了 一種重金屬復合固定劑——復合改性膨潤土。由于乙二胺進入膨潤土層間，增大了原土層間距，并且利用殼聚糖和膨潤土的吸附特性，將殼聚糖負載在膨潤土表面，既克服了單獨使用大量的乙二胺改性可能造成的環(huán)境二次污染，又可以克服單獨使用殼聚糖帶來的成本增加的問題，兩者共同使用固定重金屬的效果更優(yōu)。實驗證明，使用本發(fā)明的復合改性膨潤土處理尾礦，可使尾礦中鋅的浸出量大幅度降低(57?83%)。同時，本發(fā)明制備工藝簡單、成本低廉、條件溫和，適合于礦區(qū)尾礦污染治理。
【具體實施方式】
[0025]實施例1
[0026]〈1>取5g鈉基膨潤土加水攪拌，配成10%的懸濁液；
[0027]<2>在80°C水浴中，向步驟<1>的懸濁液中緩慢加入4mL的分析純乙二胺，邊加邊攪拌；
[0028]<3>稱取2g殼聚糖溶解在質量濃度2%的醋酸溶液中，配成質量濃度2%的殼聚糖溶液，攪拌使殼聚糖溶解充分至透明澄清，然后緩慢地將殼聚糖溶液滴加到步驟〈2>的混合溶液中，半小時滴完，殼聚糖的負載過程在80°C水浴中進行2h ;再冷卻至室溫，水洗5次后抽濾，將所得濾餅在60°C烘箱中加熱干燥，研磨，過200目篩，即得復合改性膨潤土。
[0029]實施例2
[0030]〈1>取15g鈉基膨潤土加水攪拌，配成10%的懸濁液；
[0031]<2>在60°C水浴中，向步驟<1>的懸濁液中緩慢加入ImL的分析純乙二胺，邊加邊攪拌；
[0032]<3>稱取Ig殼聚糖溶解在質量濃度2%的醋酸溶液中，配成質量濃度1%的殼聚糖溶液，攪拌使殼聚糖溶解充分至透明澄清，然后緩慢地將殼聚糖溶液滴加到步驟〈2>的混合溶液中，半小時滴完，殼聚糖的負載過程在80°C水浴中進行2h ;再冷卻至室溫，水洗5次后抽濾，將所得濾餅在60°C烘箱中加熱干燥，研磨，過200目篩，即得復合改性膨潤土。
[0033]實施例3
[0034]〈1>取IOg鈉基膨潤土加水攪拌，配成10%的懸濁液；
[0035]<2>在60°C水浴中，向步驟<1>的懸濁液中緩慢加入4mL的分析純乙二胺，邊加邊攪拌；
[0036]<3>稱取2g殼聚糖溶解在質量濃度2%的醋酸溶液中，配成質量濃度2%的殼聚糖溶液，攪拌使殼聚糖溶解充分至透明澄清，然后緩慢地將殼聚糖溶液滴加到步驟〈2>的混合溶液中，半小時滴完，殼聚糖的負載過程在80°C水浴中進行2h ;再冷卻至室溫，水洗5次后抽濾，將所得濾餅在60°C烘箱中加熱干燥，研磨，過200目篩，即得復合改性膨潤土。
[0037]實施例4
[0038]〈1>取IOg鈉基膨潤土加水攪拌，配成10%的懸濁液；
[0039]<2>在70°C水浴中，向步驟<1>的懸濁液中緩慢加入3mL的分析純乙二胺，邊加邊攪拌；
[0040]<3>稱取1.5g殼聚糖溶解在質量濃度2%的醋酸溶液中，配成質量濃度1.5%的殼聚糖溶液，攪拌使殼聚糖溶解充分至透明澄清，然后緩慢地將殼聚糖溶液滴加到步驟〈2>的混合溶液中，半小時滴完，殼聚糖的負載過程在80°C水浴中進行2h ;再冷卻至室溫，水洗5次后抽濾，將所得濾餅在60°C烘箱中加熱干燥，研磨，過200目篩，即得復合改性膨潤土。[0041 ] 應用例I對尾礦浸出液中鋅的吸附應用
[0042]以用去離子水浸泡30天的尾礦浸出液為工作液，用50mL量筒量取50mL工作液于IOOmL錐形瓶中，稱取0.05,0.1,0.2,0.3g實施例2的復合改性膨潤土以及未改性膨潤土加入上述工作液中，調節(jié)pH為5.6，200r/min吸附150min。離心后過0.45 μ m濾膜，測定鋅的濃度。
[0043]結果見表1。
[0044]表1尾礦浸出液中鋅的吸附結果
[0045]
【權利要求】
1.一種復合改性膨潤土，其特征在于采用殼聚糖對已經過乙二胺螯合的改性膨潤土進行負載而制成。
2.根據(jù)權利要求1所述的復合改性膨潤土，其特征在于:所述殼聚糖、乙二胺、膨潤土的質量/體積/質量比為I?2g:1?4mL:5?15g。
3.根據(jù)權利要求1所述復合改性膨潤土的制備方法，其特征在于包括以下步驟: <1>取鈉基膨潤土加水攪拌，配成10%的懸濁液； 〈2>在60?80°C水浴中，向步驟<1>的懸濁液中緩慢加入I?4mL的分析純乙二胺，邊加邊攪拌； <3>稱取I?2g殼聚糖溶解在質量濃度2%的醋酸溶液中，配成質量濃度I?2%的殼聚糖溶液，攪拌使殼聚糖溶解充分至透明澄清，然后緩慢地將殼聚糖溶液滴加到步驟〈2>的混合溶液中，殼聚糖的負載過程在80°C水浴中進行2h ;再冷卻至室溫，水洗5次后抽濾，將所得濾餅在60°C烘箱中加熱干燥，研磨，過200目篩，即得復合改性膨潤土。
4.權利要求1所述復合改性膨潤土在固定尾礦中重金屬方面的應用。
5.根據(jù)權利要求4所述應用，其特征在于:所述重金屬為鋅。
6.根據(jù)權利要求4所述應用，其特征在于按以下操作步驟使用: 〈1>尾礦的固定化處理 將復合改性膨潤土加入5mL去離子水中，配成質量濃度2?50%的懸濁液，均勻滴加到50g尾礦表面，放置通風處48h，直至懸濁液揮干； <2>反應 按質量體積比1:10向固定化后的尾礦中加入去離子水，調節(jié)pH至4，將所得礦水混合物置恒溫震蕩器上200rpm/min震蕩12h。
7.根據(jù)權利要求6所述應用，其特征在于還包括以下操作步驟: 〈3>尾礦中重金屬鋅的測量 從步驟〈2>的礦水混合物中取樣，離心過0.45 μ m濾膜，利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定去離子水中鋅的含量。
【文檔編號】B01J20/30GK103464113SQ201310431703
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權日:2013年9月22日
【發(fā)明者】王維生, 談宇, 付旺, 廖妤婕 申請人:廣西大學