一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑及其制備方法
【專利摘要】一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑及其制備方法，該復合吸附劑為經過兩性表面活性劑和Gemini型陽離子表面活性劑修飾的膨脹性粘土礦物。所述兩性表面活性劑為烷基二甲基甜菜堿。所述烷基二甲基甜菜堿中烷基碳鏈長度在十到十八之間，Gemini型陽離子表面活性劑為烷基季銨鹽型雙子表面活性劑，烷基季銨鹽型雙子表面活性劑中烷基碳鏈長度在十到十八之間。本發明中修飾后得到的兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑增強對有機污染物、重金屬陰離子的吸附能力，從而解決兩性有機修飾土對有機污染物和重金屬陰離子吸附能力較差的缺點。本發明制備兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑的方法簡單，易于操作。
【專利說明】—種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于對環境的處理領域，具體涉及一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]由于工業廢水排放、城市垃圾廢棄物的填埋處置、污水污灌、污泥土地利用、農藥使用以及大氣沉降等多因素的影響，環境中有機物(如苯、苯酚、苯胺、多環芳烴類、有機殺蟲劑、農藥等的一種或多種)、重金屬陰離子(如砷酸鹽、鉻酸鹽等的一種或多種)共存的復合污染已經成為環境污染的主要形式，這些污染物既可以造成土壤、水生態環境的惡化，還可能通過陸生、水生生物的吸收累積而進入食物鏈，從而對人體健康造成嚴重危害。
[0003]通過吸附劑的吸附作用去除環境中有機物、重金屬離子污染物是環境保護的一類重要方法。新型吸附劑的開發主要是針對提高吸附劑對目標物(欲吸附的物質)的吸附能力。環境中的有機污染物和重金屬陰離子的性質是相反的，有機污染物大多是非極性物質，在水中溶解度不大且易于被非極性吸附劑所吸附，而重金屬陰離子主要是極性物質，在水中溶解度較大且易于被極性吸附劑所吸附，而當前用于水中污染物處理的天然吸附劑具有單一性，也就是用于吸附有機物的吸附劑對重金屬離子吸附較差，而用于吸附重金屬離子的吸附劑也不適用于吸附有機污染物。因此，針對當前污染的現狀，開發具有良好的重金屬、有機污染物同時吸附能力的吸附劑具有十分重要的意義。
[0004]采用化學物質提高吸附劑吸附能力的良好方法。專利201010155426.6采用兩性表面活性劑對土壤、膨潤土、蛭石等天然吸附劑進行修飾，利用兩性表面活性劑結構上同時具有疏水性基團和兩個分別帶正負電荷親水基團的特征，使得兩性表面活性劑的正電端吸附在土壤表面上以對土壤進行修飾，一方面利用兩性表面活性劑電性配位基團增加對重金屬陽離子的吸持作用，另一方面兩性表面活性劑本身含有的疏水基團仍保持一定的對有機污染物的吸附作用，可以達到同時吸附有機物、重金屬復合污染。但該方法還有不足，采用兩性表面活性劑進行修飾，與原土相比較，對重金屬陽離子、有機物地吸附增加的幅度大約分別在1.0?2.5倍、4.0?8.3倍左右，還有待于提高。但沒有作者研究兩性表面活性劑進行修飾土壤對重金屬陰離子、有機物的同時吸附。
[0005]有人研究了 BS-18 (十八烷基二甲基甜菜堿)對膨潤土(張斌，孟昭福，李婷，兩性修飾膨潤土對苯酚吸附的動力學研究[J].干旱地區農業研究，2012，30(3):200-4 ；李婷，孟昭福，張斌.兩性修飾膨潤土對苯酚的吸附及熱力學特征[J].環境科學，2012，33 (5): 1632-8.)和婁土 (秦普學，孟昭福*，鄭萍英，et al.長鏈兩性修飾土對Cd2+吸附動力學[J].農業環境科學學報，2010, 29(6):1105-10.)進行修飾吸附苯酚和Cd2+，以BS-12 (十二烷基二甲基甜菜堿)對膨潤土 (孟昭福，李婷，楊淑英，et al.BS-12兩性修飾膨潤土對Cd (II)的吸附[M].第五屆全國農業環境科學學術研討會.中國，南京.2013:142-9)修飾對Cd2+的吸附，結果顯示對苯酚的吸附均隨BS-18或BS-12修飾比例增大而增強，對Cd2+的吸附隨BS-12修飾比例的增加而減小。[0006]有人研究了 0.5CEC和1.0CEC修飾比例的BS-12與0.25CEC和0.50CEC修飾比例的CTMAB復配(白俊風，孟昭福，劉源輝，et al.兩性-陽離子復配修飾摟土對苯酚的吸附[J].中國環境科學，2010, 30(10): 1389-94.)，對婁土進行修飾后對苯酚進行吸附的研究，結果發現，復配修飾與BS-12修飾婁土比較能夠增加對苯酚的吸附，但吸附的總量較小。
[0007]現有采用兩性表面活性劑進行修飾，與原土相比較，雖然對重金屬陽離子、有機物地吸附增加的幅度大約分別在1.0?2.5倍、4.0?8.3倍左右，但由于原土對于重金屬陰離子和有機物的吸附能力十分微弱，因此上述兩性修飾土對于有機污染物和重金屬陰離子的吸附能力增加較小，吸附能力依然較差。

【發明內容】

[0008]為克服現有技術中的問題，本發明提供一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑及其制備方法，利用兩性表面活性劑與Gemini型陽離子表面活性劑復合對膨脹性粘土礦物進行修飾，使其對有機污染物和重金屬陰離子同時具有良好的吸附。
[0009]為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案:
[0010]一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑，該復合吸附劑為經過兩性表面活性劑和Gemini型陽離子表面活性劑修飾的膨脹性粘土礦物。
[0011]所述兩性表面活性劑為烷基二甲基甜菜堿。
[0012]所述烷基二甲基甜菜堿中烷基碳鏈長度在十到十八之間。
[0013]所述Gemini型陽離子表面活性劑為烷基季銨鹽型雙子表面活性劑。
[0014]所述烷基季銨鹽型雙子表面活性劑中烷基碳鏈長度在十到十八之間。
[0015]所述膨脹性粘土礦物為膨潤土、蒙脫土或蛭石。
[0016]一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0017]I)將兩性表面活性劑加入到水中，加熱使兩性表面活性劑溶解后，在攪拌下加入到膨脹性粘土礦物中，攪拌均勻后烘干，得到兩性修飾膨脹性粘土礦物；
[0018]2)將Gemini型陽離子表面活性劑加熱融化后，將兩性修飾膨脹性粘土礦物加入到融化的Gemini型陽離子表面活性劑中，攪拌均勻后得到土樣；
[0019]3)將土樣烘干并粉碎后，過I?2mm篩，得到兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
[0020]修飾IOOOg膨脹性粘土礦物時，兩性表面活性劑的用量滿足如下公式:
[0021]ml=CECXMlXflX1000
[0022]其中，ml為制備復合吸附劑所兩性表面活性劑的質量；CEC為膨脹性粘土礦物的陽離子代換量；M1為兩性表面活性劑的摩爾質量；fl為比例系數，取值為0.51?0.99 ;
[0023]修飾IOOOg膨脹性粘土礦物時，Gemini型陽離子表面活性劑的用量滿足如下公式:
[0024]m2=CECXM2Xf2X1000
[0025]其中，m2為制備復合吸附劑所需Gemini型陽離子表面活性劑的質量；M2為Gemini型陽離子表面活性劑的摩爾質量；比例系數f2=f3_fl，其中，f3取值為1.01?
1.99，且f2取值為0.50?L 00。
[0026]一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0027]I)將兩性表面活性劑加入到水中,加熱使兩性表面活性劑溶解后,調節pH值為8，得到兩性表面活性劑溶液；
[0028]2)將Gemini型陽離子表面活性劑加入到水中,加熱使Gemini型陽離子表面活性劑溶解后，調節PH值為8，得到Gemini型陽離子表面活性劑溶液；
[0029]3)將膨脹性粘土礦物加入到兩性表面活性劑溶液中，在40?60°C下攪拌后進行離心，傾去上層清液后向下層沉降物中加入Gemini型陽離子表面活性劑溶液，在40?60°C下攪拌后進行離心，然后將沉降物烘干并粉碎，再過I?2_篩，得到兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
[0030]修飾IOOOg膨脹性粘土礦物時，兩性表面活性劑的用量滿足如下公式:
[0031]ml=CECXMlXflX1000
[0032]其中，ml為制備復合吸附劑所兩性表面活性劑的質量；CEC為膨脹性粘土礦物的陽離子代換量；M1為兩性表面活性劑的摩爾質量；fl為比例系數，取值為0.51?0.99 ;
[0033]修飾IOOOg膨脹性粘土礦物時，Gemini型陽離子表面活性劑的用量滿足如下公式:
[0034]m2=CECXM2Xf2X1000
[0035]其中，m2為制備復合吸附劑所需Gemini型陽離子表面活性劑的質量；M2為Gemini型陽離子表面活性劑的摩爾質量；比例系數f2=f3_fl，其中，f3取值為1.01?
1.99，且f2取值為0.50?L 00。
[0036]相對于現有技術，本發明具有的有益效果:
[0037]本發明以兩性表面活性劑修飾膨脹性粘土礦物(修飾后稱之為兩性修飾粘土礦物)，利用兩性表面活性劑結構上同時具有疏水性基團和兩個分別帶正負電荷親水基團的特征，使得兩性表面活性劑的正電端吸附在土壤表面上以對膨脹性粘土礦物進行修飾，這樣在膨脹性粘土礦物表面具有兩性表面活性劑的負電荷基團和疏水碳鏈基團。
[0038]在兩性修飾粘土礦物基礎上，添加Gemini型陽離子表面活性劑進行復合修飾，由于Gemini型陽離子表面活性劑與其它陽離子表面活性劑不同，Gemini型陽離子表面活性齊U具有2個陽離子基團和2個疏水碳鏈，可以通過(I) Gemini型陽離子表面活性劑2個正電荷基團與已經預先結合在膨潤土表面上的兩性表面修飾劑的負電荷基團通過電性引力相結合；(2) Gemini型陽離子表面活性劑2個正電荷基團中的I個與已經預先結合在膨潤土表面上的兩性表面修飾劑的負電荷基團通過電性引力相結合，而另一個處在游離狀態；
(3)Gemini型陽離子表面活性劑疏水碳鏈與已經預先吸附在膨潤土表面上的兩性表面活性劑的疏水碳鏈通過疏水鍵相結合，這樣Gemini型陽離子表面活性劑2個正電荷基團均處在游離狀態。這樣，一方面可以增加“兩性-Gemini型陽離子復合修飾粘土礦物”表面的有機碳含量從而增大對有機污染物的吸附能力；另一方面通過疏水鍵相結合或者單陽離子基團結合的Gemini型陽離子表面活性劑可以通過游離的正電荷基團吸附陰離子型有機污染物。與兩性修飾粘土礦物比較，復合修飾對有機污染物和重金屬陰離子的吸附均得到增強，從而達到同時增強吸附有機物、重金屬陰離子的目的。本發明制備兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑的方法簡單，易于操作。
[0039]本發明通過兩性表面活性劑與Gemini型陽離子表面活性劑復合的方式，對膨潤土類膨脹性粘土礦物(膨潤土、蒙脫土、蛭石)進行復合修飾，得到兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑，本發明中修飾后得到的兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑增強對有機污染物、重金屬陰離子的吸附能力，從而解決兩性有機修飾土對有機污染物和重金屬陰離子吸附能力較差的缺點。
[0040]進一步的，本發明以十二烷基二甲基甜菜堿和十六烷基季銨鹽型雙子表面活性劑對膨潤土進行修飾，其對重金屬陰離子鉻酸根的吸附能達到未修飾土樣的6?15倍，達到BS-12兩性修飾膨潤土的3?6倍；對于有機污染物苯酚的吸附能達到未修飾土樣的22?51倍，達到BS-12兩性修飾膨潤土的3.5?8.5倍。
【具體實施方式】
[0041]下面通過具體實施例對本發明進行詳細描述。
[0042]本發明適用于膨潤土、蒙脫石、蛭石等高CEC膨脹性粘土礦物(CECMOOmmol/kg土)，兩性表面活性劑采用烷基甜菜堿(烷基碳鏈長度為10?18)，Gemini型陽離子復合修飾劑采用烷基季銨鹽型雙子表面活性劑(烷基碳鏈長度為10?18)。以粘土礦物CEC為基準，兩性表面活性劑烷基甜菜堿的修飾比例fl與陽離子型復合修飾劑烷基季銨鹽型雙子表面活性劑修飾比例f2之和應在1.01?1.99范圍之內，即fl+f2=l.01?1.99，其中應同時滿足兩性表面活性劑烷基甜菜堿的修飾比例fl取值應在0.51?0.99范圍內，烷基季銨鹽型雙子表面活性劑的比例在0.50?1.00范圍內的條件。
[0043]以膨潤土為例，本發明兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0044]首先以常規方法提純膨潤土，提高膨潤土的陽離子代換量(cationic exchangecapacity, CEC)。
[0045]制備Ikg兩性修飾膨潤土樣品所用烷基甜菜堿的量按照膨潤土 CEC計算，具體計算公式為ml=CECXMlXflX 1000。公式中，ml為制備兩性修飾膨潤土所需烷基甜菜堿的質量，單位為:g ；M1為烷基甜菜堿的摩爾質量，單位g/mol ;制備其他質量的土壤樣品按相應比例放大即可。
[0046]制備Ikg兩性-Gemini型陽離子復合修飾膨潤土樣品所用烷基季銨鹽型雙子表面活性劑的量同樣按照膨潤土 CEC計算，具體計算公式為m2=CECXM2Xf2X 1000。公式中，m2為制備兩性-Gemini型陽離子復合修飾膨潤土所需烷基季銨鹽型雙子表面活性劑的質量，單位為:克；M2為烷基季銨鹽型雙子表面活性劑的摩爾質量，單位g/mol ;比例系數f2=f3-fl，其中，f3取值為1.01?1.99，制備其他質量的土壤樣品按相應比例放大即可。
[0047]下面通過具體實施例來進行說明。
[0048]實施例1
[0049]本實施例為干法制備，包括以下步驟:
[0050]I)將mlg十烷基二甲基甜菜堿加入到IOOmL水中，加熱使十烷基二甲基甜菜堿溶解后，得到十烷基二甲基甜菜堿溶液，在人工或機械攪拌下，以邊攪拌邊噴灑的方式將十烷基二甲基甜菜堿溶液加到IOOOg膨潤土中，然后人工或機械攪拌20min后烘干，得到十烷基二甲基甜菜堿修飾膨潤土 ；其中，ml=CECXMlXflX1000 ；M1為十烷基二甲基甜菜堿的摩爾質量，fl為0.51 ；
[0051]2)將m2g十八烷基季銨鹽型雙子表面活性劑加熱到其熔點以上10°C使之融化，并在此溫度下，將十烷基二甲基甜菜堿修飾膨潤土緩慢分批加入到融化的十八烷基季銨鹽型雙子表面活性劑中，攪拌20min，得到土樣；
[0052]其中，m2=CECXM2Xf2X1000, M2為十八烷基季銨鹽型雙子表面活性劑的摩爾質量，比例系數f2=f3-fl，其中，f3取值為1.3 ；
[0053]3)將土樣轉移到白瓷盤中，人工粉碎成小于Icm的顆粒，干燥后再過I?2mm篩，得到兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
[0054]本實施例制得經過十烷基二甲基甜菜堿和十八烷基季銨鹽型雙子表面活性劑修飾的兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
[0055]實施例2
[0056]本實施例為濕法制備，包括以下步驟:
[0057]I)將mlg十八烷基二甲基甜菜堿加入到2升水中，加熱至60°C，攪拌使十八烷基二甲基甜菜堿溶解并使溶液均勻后，采用lmol/L鹽酸調節pH值為8，得到十八烷基二甲基甜菜堿溶液；其中，ml=CECXMlXflX 1000 ；M1為十八烷基二甲基甜菜堿的摩爾質量，f I為
0.99 ；
[0058]2)將m2g十二烷基季銨鹽型雙子表面活性劑加入到2升水中，加熱使十二烷基季銨鹽型雙子表面活性劑溶解后，采用lmol/L鹽酸調節pH值為8，得到十二烷基季銨鹽型雙子表面活性劑溶液；其中，m2=CECXM2Xf2X1000, M2為十二烷基季銨鹽型雙子表面活性劑的摩爾質量，比例系數f2=f3-fl，其中，f3取值為1.99 ；
[0059]3)將IOOOg蛭石加入到十八烷基二甲基甜菜堿溶液中，在40°C下攪拌后進行離心，傾去上層清液后向下層沉降物中加入十二烷基季銨鹽型雙子表面活性劑溶液，在60°C下攪拌后進行離心，然后將沉降物烘干并粉碎，再過I?2_篩，得到兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
[0060]本實施例制得的為經過十八烷基二甲基甜菜堿和十二烷基季銨鹽型雙子表面活性劑修飾的兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
[0061]實施例3
[0062]本實施例為干法制備，包括以下步驟:
[0063]I)將mlg十二烷基二甲基甜菜堿加入到200mL水中，加熱使十二烷基二甲基甜菜堿溶解后，得到十二烷基二甲基甜菜堿溶液，在人工或機械攪拌下，以邊攪拌邊噴灑的方式將十二烷基二甲基甜菜堿溶液加到IOOOg蒙脫土中，然后繼續人工或機械攪拌20min后烘干，得到十二烷基二甲基甜菜堿修飾蒙脫土 ；其中，ml=CECXMlXflX1000 ；M1為十二烷基二甲基甜菜堿的摩爾質量，fl為0.51 ;
[0064]2)將m2g十六烷基季銨鹽型雙子表面活性劑加熱到其熔點以上10°C使之融化，并在此溫度下，將十二烷基二甲基甜菜堿修飾蒙脫土緩慢分批加入到融化的十六烷基季銨鹽型雙子表面活性劑中，攪拌20min，得到土樣；
[0065]其中，m2=CECXM2Xf2X1000, M2為十六烷基季銨鹽型雙子表面活性劑的摩爾質量，比例系數f2=f3-fl，其中，f3取值為1.01 ；
[0066]3)將土樣轉移到白瓷盤中，人工粉碎成小于Icm的顆粒，干燥后再過I?2mm篩，得到兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
[0067]本實施例制得經過十二烷基二甲基甜菜堿和十六烷基季銨鹽型雙子表面活性劑修飾的兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。[0068]實施例4
[0069]本實施例為濕法制備，包括以下步驟:
[0070]I)將mlg十五烷基二甲基甜菜堿加入到2升水中，加熱至50°C，攪拌使十五烷基二甲基甜菜堿溶解并使溶液均勻后，采用lmol/L鹽酸調節pH值為8，得到十五烷基二甲基甜菜堿溶液；其中，ml=CECXMlXflX 1000 ；M1為十五烷基二甲基甜菜堿的摩爾質量，f I為0.6 ；
[0071]2)將m2g十三烷基季銨鹽型雙子表面活性劑加入到2升水中，加熱使十三烷基季銨鹽型雙子表面活性劑溶解后，采用lmol/L鹽酸調節pH值為8，得到十三烷基季銨鹽型雙子表面活性劑溶液；其中，m2=CECXM2Xf2X1000, M2為十三烷基季銨鹽型雙子表面活性劑的摩爾質量，比例系數f2=f3-fl，其中，f3取值為1.6 ；
[0072]3)將蛭石加入到十五烷基二甲基甜菜堿溶液中，在50°C下攪拌后進行離心，傾去上層清液后向下層沉降物中加入十三烷基季銨鹽型雙子表面活性劑溶液，在40°C下攪拌后進行離心，然后將沉降物烘干并粉碎，再過I~2mm篩，得到兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
[0073]本實施例制得經過十五烷基二甲基甜菜堿和十六烷基季銨鹽型雙子表面活性劑修飾的兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
[0074]實施例5
[0075]本實施例為干法制備，包括以下步驟:
[0076]I)將mlg十六烷基二甲基甜菜堿加入到150mL水中，加熱使十六烷基二甲基甜菜堿溶解后，得到十六烷基二甲基甜菜堿溶液，在人工或機械攪拌下，以邊攪拌邊噴灑的方式將十二烷基二甲基甜菜堿溶液加到1000g蒙脫土中，然后繼續人工或機械攪拌20min后烘干，得到十六烷基二甲基甜菜堿修飾蒙脫土 ；其中，ml=CECXMlXflX1000 ；M1為十六烷基二甲基甜菜堿的摩爾質量，fl為0.7 ;
[0077]2)將m2g十七烷基季銨鹽型雙子表面活性劑加熱到其熔點以上10°C使之融化，并在此溫度下，將十七烷基二甲基甜菜堿修飾蒙脫土緩慢分批加入到融化的十七烷基季銨鹽型雙子表面活性劑中，人工或機械攪拌20min，得到土樣；
[0078]其中，m2=CECXM2Xf2X1000, M2為十七烷基季銨鹽型雙子表面活性劑的摩爾質量，比例系數f2=f3-fl，其中，f3取值為1.5 ；
[0079]3)將土樣轉移到白瓷盤中，人工粉碎成小于Icm的顆粒，干燥后再過I~2mm篩，得到兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
[0080]本實施例制得經過十六烷基二甲基甜菜堿和十七烷基季銨鹽型雙子表面活性劑修飾的兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
[0081]實施例6
[0082]本實施例為濕法制備，包括以下步驟:
[0083]I)將mlg十四烷基二甲基甜菜堿加入到2升水中，加熱至40°C，攪拌使十四烷基二甲基甜菜堿溶解并使溶液均勻后，采用lmol/L鹽酸調節pH值為8，得到十四烷基二甲基甜菜堿溶液；其中，ml=CECXMlXflX 1000 ；M1為十四烷基二甲基甜菜堿的摩爾質量，f I為0.85 ；
[0084]2)將m2g ^烷基季銨鹽型雙子表面活性劑加入到2升水中，加熱使十一烷基季銨鹽型雙子表面活性劑溶解后，采用lmol/L鹽酸調節pH值為8，得到十一烷基季銨鹽型雙子表面活性劑溶液；其中，m2=CECXM2Xf2X1000, M2 Si烷基季銨鹽型雙子表面活性劑的摩爾質量，比例系數f2=f3-fl，其中，f3取值為1.4 ；
[0085]3)將1000g蛭石加入到十四烷基二甲基甜菜堿溶液中，在60°C下攪拌后進行離心，傾去上層清液后向下層沉降物中加入十一烷基季銨鹽型雙子表面活性劑溶液，在50°C下攪拌后進行離心，然后將沉降物烘干并粉碎，再過I~2_篩，得到兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
[0086]本實施例制得的為經過十四烷基二甲基甜菜堿和十一烷基季銨鹽型雙子表面活性劑修飾的兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
[0087]實驗證明，以十二烷基二甲基甜菜堿和十六烷基季銨鹽型雙子表面活性劑對膨潤土進行修飾，其對重金屬陰離子鉻酸根的吸附能達到未修飾土樣的6~15倍，達到BS-12兩性修飾膨潤土的3~6倍；對于有機污染物苯酚的吸附能達到未修飾土樣的22~51倍，達到BS-12兩性修飾膨潤土的3.5~8.5倍。由于兩性-Gemini型陽離子復合修飾土吸附有機、重金屬污染物能力同時得到了提高，因此在環境保護方面具有更為廣泛的用途。如，(I)可以作為一種高效吸附劑用于重金屬、有機物復合污染廢水的處理，去除水中的重金屬、有機物有害物質；(2)作為垃圾填埋場或者其他場地用于防止液體向下滲漏的防滲層材料，防止滲濾液中的重金屬、有機物向下滲漏；(3)作為農田或林地中有機物、重金屬復合污染的抑制劑，防治土壤中有機物、重金屬被植物吸收或向地下水轉移等。
[0088]該技術方案具有替代方案，可以通過修飾比例高于1.0CEC的十六烷基三甲基鹵化銨(CTMAB)直接修飾粘土礦物或土壤，也可以達到增強原土對重金屬陰離子和有機污染物吸附能力的目的。但修飾比例必須高于1.0CEC以上才能達到目的，但其增加的倍數遠遠小于本方案的效果。在本文則不需要超過1.0CEC比例就可以達到增強對重金屬陰離子和有機污染物同時吸附能力的目的。
`[0089]本發明采用烷基二甲基甜菜堿和烷基季銨鹽型雙子表面活性劑對膨潤土進行修飾，使其與膨潤土原土及其烷基二甲基甜菜堿兩性修飾土比較具有更高的對有機物、重金屬同時良好的吸附能力。
[0090]烷基二甲基甜菜堿中烷基碳鏈長度應在十到十八之間，且碳鏈為直鏈，即包括從“十烷基二甲基甜菜堿”到“十八烷基二甲基甜菜堿”;
[0091]烷基季銨鹽型雙子表面活性劑中烷基碳鏈長度應在十到十八之間，且碳鏈為直鏈，即包括從“十烷基季銨鹽型雙子表面活性劑”到“十八烷基季銨鹽型雙子表面活性劑”;
[0092]兩性表面活性劑烷基二甲基甜菜堿的修飾比例系數fl與陽離子型修飾劑烷基季銨鹽型雙子表面活性劑修飾比例系數f2之和應在1.01~1.99范圍之內，即fl+f2=l.01~
1.99。
[0093]兩性表面活性劑烷基二甲基甜菜堿的修飾比例系數fl取值應在0.51~0.99范圍內，烷基季銨鹽型雙子表面活性劑的比例系數f2也應在0.50~1.00范圍內。
[0094]本發明通過兩性表面活性劑與Gemini型陽離子表面活性劑復合的方式，對膨潤土類膨脹性粘土礦物(膨潤土、蒙脫土、蛭石)進行復合修飾，所得到的產物稱為“兩性-Gemini型陽離子復合修飾粘土礦物”，使得修飾后得到的“兩性-Gemini型陽離子復合修飾粘土礦物”增強對有機污染物、重金屬陰離子的吸附能力。從而解決兩性有機修飾土對有機污染物和重金屬陰離子吸附能力較差的缺點。
【權利要求】
1.一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑，其特征在于，該復合吸附劑為經過兩性表面活性劑和Gemini型陽離子表面活性劑修飾的膨脹性粘土礦物。
2.根據權利要求1所述的一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑，其特征在于，所述兩性表面活性劑為烷基二甲基甜菜堿。
3.根據權利要求2所述的一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑，其特征在于，所述烷基二甲基甜菜堿中烷基碳鏈長度在十到十八之間。
4.根據權利要求1所述的一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑，其特征在于，所述Gemini型陽離子表面活性劑為烷基季銨鹽型雙子表面活性劑。
5.根據權利要求4所述的一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑，其特征在于，所述烷基季銨鹽型雙子表面活性劑中烷基碳鏈長度在十到十八之間。
6.根據權利要求1所述的一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑，其特征在于，所述膨脹性粘土礦物為膨潤土、蒙脫土或蛭石。
7.—種如權利要求1-6中任意一項所述的兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將兩性表面活性劑加入到水 中，加熱使兩性表面活性劑溶解后，在攪拌下加入到膨脹性粘土礦物中，攪拌均勻后烘干，得到兩性修飾膨脹性粘土礦物； 2)將兩性修飾膨脹性粘土礦物加入到融化的Gemini型陽離子表面活性劑中，攪拌均勻后得到土樣； 3)將土樣烘干并粉碎后，過I~2mm篩，得到兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
8.根據權利要求7所述的一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑的制備方法，其特征在于，修飾1000g膨脹性粘土礦物時，兩性表面活性劑的用量滿足如下公式: ml=CECXMlXflX1000 其中，ml為制備復合吸附劑所需兩性表面活性劑的質量；CEC為膨脹性粘土礦物的陽離子代換量；M1為兩性表面活性劑的摩爾質量；Π為比例系數，取值為0.51~0.99 ; 修飾1000g膨脹性粘土礦物時，Gemini型陽離子表面活性劑的用量滿足如下公式: m2=CECXM2Xf2X1000 其中，m2為制備復合吸附劑所需Gemini型陽離子表面活性劑的質量；M2為Gemini型陽離子表面活性劑的摩爾質量；比例系數f2=f3-fl，其中，f3取值為1.01~1.99，且€2取值為0.50~1.00。
9.一種如權利要求1-6中任意一項所述的兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將兩性表面活性劑加入到水中，加熱使兩性表面活性劑溶解后，調節pH值為8，得到兩性表面活性劑溶液； 2)將Gemini型陽離子表面活性劑加入到水中,加熱使Gemini型陽離子表面活性劑溶解后，調節PH值為8，得到Gemini型陽離子表面活性劑溶液； 3)將膨脹性粘土礦物加入到兩性表面活性劑溶液中，在40~60°C下攪拌后進行離心，傾去上層清液后向下層沉降物中加入Gemini型陽離子表面活性劑溶液，在40~60°C下攪拌后進行離心，然后將沉降物烘干并粉碎，再過I~2_篩，得到兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑。
10.根據權利要求9所述的一種兩性-Gemini型陽離子復合吸附劑的制備方法，其特征在于，修飾1000g膨脹性粘土礦物時，兩性表面活性劑的用量滿足如下公式:ml=CECXMlXflX1000 其中，ml為制備復合吸附劑所需兩性表面活性劑的質量；CEC為膨脹性粘土礦物的陽離子代換量；M1為兩性表面活性劑的摩爾質量；Π為比例系數，取值為0.51~0.99 ; 修飾1000g膨脹性粘土礦物時，Gemini型陽離子表面活性劑的用量滿足如下公式: m2=CECXM2Xf2X1000 其中，m2為制備復合吸附劑所需Gemini型陽離子表面活性劑的質量;M2為Gemini型陽離子表面活性劑的摩爾質量；比例系數f2=f3-fl，其中，f3取值為1.01~1.99，且€2取值為0.50~ 1.00。
【文檔編號】C02F1/28GK103752274SQ201310680769
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】孟昭福, 鄧晶 申請人:西北農林科技大學