本發(fā)明屬于吸附劑技術領域，具體涉及一種木質素改性的凹凸棒土吸附劑及其制備方法。
背景技術：
工業(yè)廢水對水體、土壤所帶來的污染造成人體及動植物極大的安全隱患，如何有效地消除重金屬的危害是當今環(huán)保工作面臨的突出問題。近年來，吸附材料因具有高吸附效率、易再生、吸附過程為放熱反應等優(yōu)點，被廣泛應用于重金屬離子污染治理。
凹凸棒土作為一種天然材料，具有原料廉價、資源豐富和比表面積大的優(yōu)點，凹凸棒土具有特殊的纖維結構和晶體結構，使之具有許多特殊的物化及工藝性能，有“千土之王”和“萬用之土”之美譽。由于凹凸棒土具有較大的比表面積，使其具有較強的吸附作用，在相當?shù)偷臐舛认驴梢孕纬筛哒扯鹊膽腋∫海淞髯冃阅軟Q定了它可用作膠體泥漿、懸浮劑、觸變劑以及粘結劑，但凹凸棒土粉末在水中存在不易沉淀、易于造成二次污染的問題。研究改進凹凸棒土性質已受到本領域技術人員的關注。
作者殷竟洲等人在《殼聚糖改性凹凸棒土對重金屬離子的吸附》一文中，以凹凸棒土為載體，將殼聚糖負載于凹凸棒土表面，再與重金屬離子螯合。該吸附劑既可節(jié)省殼聚糖加入量，又使分離操作簡單易行，具有吸附速率快、吸附容量大、無污染等優(yōu)點。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種木質素改性的凹凸棒土吸附劑及其制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：
一種木質素改性的凹凸棒土吸附劑，其特征在于，其由如下重量份的原料制備而成：凹凸棒原土100份、氯化鈉溶液600-800份、納米碳酸鈣12-15份、乙酸木質素15-20份、溴丙炔15-20份、氫氧化鈉溶液600-800份、四氫呋喃500-600份、3-巰基-1,2,4-三唑6-8份、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮8-10份、甲基丙烯酸甲酯70-80份、苯基三甲氧基硅烷30-40份、偶氮二異丁腈3-4份、3-巰基丙酸8-10份、丙酮500-600份、甲醇600-800份、鹽酸適量、無水乙醇適量、去離子水適量。
所述的木質素改性的凹凸棒土吸附劑，其特征在于，其由如下步驟制備而成：
（1）將凹凸棒原土經(jīng)過200目篩子篩分，用去離子水洗滌3-5次，除去殘存的雜質，再用氯化鈉溶液洗滌2-3次，干燥去除水分；將洗滌好的凹凸棒土和納米碳酸鈣混合均勻得到混合物，從室溫升到250℃后，通過惰性氣體N2作為載氣使水蒸氣與混合物接觸反應，進一步升高溫度至320-350℃，保持2-3h后，開始降溫，并停止加入水蒸氣，待溫度降至室溫后，取出，得到預處理的凹凸棒土；
（2）將乙酸木質素溶于氫氧化鈉溶液，加入溴丙炔，70-80℃下反應3-4h，然后冷卻至室溫，用鹽酸調節(jié)溶液pH至2-3，析出黃色固體，過濾，用無水乙醇、去離子水各洗滌2-3次，干燥；將干燥后的產(chǎn)物和步驟（1）得到的預處理后的凹凸棒土加入到四氫呋喃中，超聲分散2-3h，加入3-巰基-1,2,4-三唑和2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，在波長為365nm的紫外燈照射下反應20-30min，反應后，減壓蒸餾除去四氫呋喃，體系經(jīng)無水乙醇和去離子水各洗滌2-3次，真空冷凍干燥；
（3）將步驟（2）的產(chǎn)物、甲基丙烯酸甲酯、苯基三甲氧基硅烷、1/3的偶氮二異丁腈加入裝有回流冷凝裝置的反應器內，充分攪拌使反應物混合均勻；油浴加熱升溫，控制反應溫度為80-90℃，在300-500r/min的轉速下攪拌反應3-5h后，加入剩余的偶氮二異丁腈和3-巰基丙酸，升高溫度至140-150℃，繼續(xù)攪拌加熱8-10h；冷卻至室溫，加入丙酮，繼續(xù)攪拌1-2h，再加入甲醇，靜置沉降8-10h，過濾，60-80℃真空干燥10-12h，得到木質素改性的凹凸棒土吸附劑。
所述的木質素改性的凹凸棒土吸附劑，其特征在于，所述的氯化鈉溶液濃度為2-3mol/L，所述的鹽酸的氫氧化鈉溶液為1-2mol/L，所述的鹽酸的濃度為1-2mol/L。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明首先對凹凸棒原土進行除雜預處理和采用水蒸汽對凹凸棒土進行活化處理，再利用超聲波引起的空化作用，在溶液中形成的沖擊波和微射流可以導致凹凸棒土聚集體之間的強烈的相互碰撞，將凹凸棒土的棒晶束或晶束的聚集體打碎，從而達到制備納米凹凸棒土懸浮液，增加凹凸棒土的陽離子交換容量，抑制凹凸棒土自身團聚的現(xiàn)象；利用巰基-炔型點擊反應在凹凸棒土和木質素表面可控修飾制備含硫醚結構單元，再采用原位聚合的方法制備出聚甲基丙烯酸甲酯包覆的凹凸棒土吸附劑，將凹凸棒土的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚甲基丙烯酸甲酯的韌性、可加工性及介電性完美地結合起來，不僅吸附工業(yè)污水中的重金屬陽離子，還能吸附有機物污染；木質素的加入與凹凸棒土協(xié)同作用，賦予了吸附劑的對重金屬離子選擇吸附性能和較高的吸附容量；本發(fā)明工藝簡單和不產(chǎn)生二次污染，所制備的凹凸棒土吸附劑具有粒徑大、易沉降、易回收和吸附性能良好的特點，適用于工業(yè)廢水處理。
具體實施方式
本實施例的木質素改性的凹凸棒土吸附劑，其由如下重量份的原料制備而成：凹凸棒原土100份、氯化鈉溶液800份、納米碳酸鈣15份、乙酸木質素20份、溴丙炔20份、氫氧化鈉溶液800份、四氫呋喃600份、3-巰基-1,2,4-三唑8份、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮10份、甲基丙烯酸甲酯80份、苯基三甲氧基硅烷30份、偶氮二異丁腈4份、3-巰基丙酸10份、丙酮600份、甲醇800份、鹽酸適量、無水乙醇適量、去離子水適量。
本實施例的木質素改性的凹凸棒土吸附劑，其由如下步驟制備而成：
（1）將凹凸棒原土經(jīng)過200目篩子篩分，用去離子水洗滌5次，除去殘存的雜質，再用氯化鈉溶液洗滌3次，干燥去除水分；將洗滌好的凹凸棒土和納米碳酸鈣混合均勻得到混合物，從室溫升到250℃后，通過惰性氣體N2作為載氣使水蒸氣與混合物接觸反應，進一步升高溫度至350℃，保持3h后，開始降溫，并停止加入水蒸氣，待溫度降至室溫后，取出，得到預處理的凹凸棒土；
（2）將乙酸木質素溶于氫氧化鈉溶液，加入溴丙炔，80℃下反應4h，然后冷卻至室溫，用鹽酸調節(jié)溶液pH至2-3，析出黃色固體，過濾，用無水乙醇、去離子水各洗滌3次，干燥；將干燥后的產(chǎn)物和步驟（1）得到的預處理后的凹凸棒土加入到四氫呋喃中，超聲分散3h，加入3-巰基-1,2,4-三唑和2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，在波長為365nm的紫外燈照射下反應30min，反應后，減壓蒸餾除去四氫呋喃，體系經(jīng)無水乙醇和去離子水各洗滌3次，真空冷凍干燥；
（3）將步驟（2）的產(chǎn)物、甲基丙烯酸甲酯、苯基三甲氧基硅烷、1/3的偶氮二異丁腈加入裝有回流冷凝裝置的反應器內，充分攪拌使反應物混合均勻；油浴加熱升溫，控制反應溫度為90℃，在500r/min的轉速下攪拌反應5h后，加入剩余的偶氮二異丁腈和3-巰基丙酸，升高溫度至150℃，繼續(xù)攪拌加熱10h；冷卻至室溫，加入丙酮，繼續(xù)攪拌2h，再加入甲醇，靜置沉降10h，過濾，80℃真空干燥12h，得到木質素改性的凹凸棒土吸附劑。
用本實施例所制得的凹凸棒土吸附劑對濃度為20mg/L的分別含Cu2+、Cd2+、Pb2+廢水進行吸附處理，在所述顆粒凹凸棒土吸附劑投加量為1g/L、250r/min的攪拌轉速和吸附時間為2h的條件下，廢水中Cu2+、Cd2+、Pb2+的去除率均大于90%。