專利名稱：黏土基黃原酸鹽和制備方法及其應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學品材料，主要涉及黏土基黃原酸鹽和黏土基黃原酸鹽的制備方法及其應用。
背景技術(shù)：
重金屬離子捕捉劑是一種具有螯合官能團的、能從含金屬離子的溶液中選擇捕集、分離、沉淀特定金屬離子的有機物，螫合沉淀法利用了螯合劑在常溫下能與廢水中Hg2+、 Cd2+、Cu2+、Pb2\ Mn2+、Ni2+、Zn2\ Cr3+等多種重金屬離子迅速反應的特點，生成不溶于水的螫合鹽并能生成較大的礬花，從而達到捕集去除重金屬離子的目的。若加入少量有機或(和) 無機絮凝劑則可取得極優(yōu)異的沉降效果。目前在實際研究應用較多的重金屬離子捕捉劑主要有黃原酸酯和二硫代胺基甲酸鹽類衍生物兩類。黃原酸酯類重金屬捕捉劑是用二硫化碳與含羥基化合物進行黃原酸酯化反應而成。美國農(nóng)業(yè)部北部地區(qū)研究中心R，E. Wing博士于20世紀70年代研制出了不溶性黃原酸酯類高分子螯合劑，并用于重金屬廢水處理，能有效地脫除重金屬離子且沉淀快、易過濾、PH范圍寬，被稱為“最佳金屬捕集劑”并被評為1978年美國100項得獎新產(chǎn)品之一。因其需要用價格昂貴的陽離子聚合物，并且處理時要求操作控制較嚴格，限制了其應用。于是后來研究了不用陽離子聚合物的不溶性交聯(lián)淀粉黃原酸酯(Insoluble Cross Starch Xantate-ISX)脫除重金屬離子并獲得了成功。后來，又有人用稻草代替淀粉、用蔗渣代替淀粉、用木屑代替淀粉等等，它們具有與淀粉黃原酸酯相仿的效果，且這些產(chǎn)品可使價格進一步降低，并且變廢為寶用于廢水處理。但黃原酸酯類螫合容量不是很大，且是不溶性的固體形式，在連續(xù)投藥處理應用中有一定困難。目前，二硫代氨基甲酸鹽(dithiocarbamate，DTC)類衍生物國內(nèi)外研究報道較多，例如中國專利 CN1215250A、CN1069008A、CN1631940A、CN1831020A、CN200510062757、 CN101265281A、CN1337923A、CN1556849A、CN1793166A,以及美國專利 US6454963B1、 US5372726、US20060060538A1等等中所涉及的重金屬捕捉劑均屬于此類。DTC類重金屬捕捉劑的基本合成方法就是將 CSSNa基團接枝到高分子鏈的胺基上。其對重金屬有極強的螯合能力，在環(huán)境治理中主要有螯合制和螯合樹脂兩種利用形式。前者主要用于成分復雜污染物中重金屬離子的去除；后者主要用于環(huán)境分析中金屬的分離與預富集。DTC類重金屬捕捉劑的主要缺點是如果原料多胺的碳鏈較短，則合成的產(chǎn)物和重金屬離子螯合后產(chǎn)生的礬花較小，沉降過慢；如果原料中多胺較長，則價格較昂貴，且在污水中分散困難，產(chǎn)品不能得到大面積推廣應用。隨著現(xiàn)代科技革命和產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、人類生活質(zhì)量不斷提高，環(huán)境保護意識普遍加強，環(huán)境保護和環(huán)境治理問題愈來愈受到政府和社會各界的重視，環(huán)境產(chǎn)業(yè)和生態(tài)建設為非金屬礦物深加工技術(shù)和非金屬礦物材料發(fā)展提供了重要機遇。許多非金屬礦物本身就具有選擇性吸附有害及脫除各種有機和無機污染物的功能，經(jīng)過適當加工后可以用來制備新型環(huán)境保護材料，這些材料具有原料易得，單位加工處理成本低廉，本身不產(chǎn)生二次污染、效果顯著等優(yōu)點。專利CN101081359A提供了利用膨潤土進行黃原酸化后，作為重金屬離子吸附劑的方法；專利CN100558460C提供了一種黃原酸化膨潤土吸附劑及其制備方法； 專利CN101757885A提供了利用蒙脫石進行二硫代氨基甲酸改性，得到二硫代氨基甲酸插層蒙脫石，作為重金屬捕捉劑的方法。這些方法對非金屬礦物材料的改性研究提供了一種新的技術(shù)方案，但缺點是所用的技術(shù)方案仍較復雜，所用的原材料需要經(jīng)過特定加工處理， 不利于大規(guī)模開發(fā)利用成本低廉的非金屬礦物材料在水污染治理、固體廢棄物的處置和處理、土壤重金屬污染修復、核污染和核廢料防治、地表水和地下水水質(zhì)改善等方面的應用。各種礦物粘土采用酸活化、鹽活化、有機改性等加工技術(shù)及其產(chǎn)品的應用已有報道，但對各種礦物粘土堿化后加入二硫化碳反應得到新型黏土基二硫代碳酸鹽化合物，以及其制備方法和應用未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種黏土基黃原酸鹽類化合物。另一目的是提供一種黏土基黃原酸鹽的制備方法及其應用。黏土基黃原酸鹽類化合物和制備方法，該化合物是將各種礦物粘土堿化后加入二硫化碳改性或接枝反應后形成的，方法簡單，可操作性強，成本低廉、易于大規(guī)模生產(chǎn)和推廣應用。更特別地，本發(fā)明提供的黏土基黃原酸鹽類化合物可作為新型高效的重金屬離子凝聚劑，能夠應用在廢水治理、土壤修復、濕法冶金、環(huán)境保護和生態(tài)建設等領(lǐng)域，具有操作簡單易行、快速方便、金屬離子去除率高、固液分離容易等特點。黏土基黃原酸鹽類化合物是一種環(huán)境友好的功能材料，在其他領(lǐng)域也有廣闊的應用前景。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種黏土基黃原酸鹽化合物，其特征是，化學結(jié)構(gòu)通式為
權(quán)利要求
1.一種黏土基黃原酸鹽，其特征是，化學結(jié)構(gòu)通式為
2.如權(quán)利要求1所述的黏土基黃原酸鹽，其特征是，所述的硅酸鹽礦物粘土為高嶺石黏土或膨潤土黏土或伊利石黏土或滑石黏土或葉蠟石黏土或云母黏土或石棉黏土或透閃石黏土或蛭石黏土或沸石黏土或海泡石黏土或凹凸棒石黏土或累托石黏土或電氣石黏土或硅藻土黏土。
3.如權(quán)利要求1至2所述的黏土基黃原酸鹽的濕法制備方法，其特征是，包括如下步驟(a)所用原料及其重量配比為硅酸鹽礦物粘土氫氧化鈉或氫氧化鉀二硫化碳 水=1 (0.08 0.6) (0.15 1) (1 3)，其中硅酸鹽礦物粘土為80目以上。(b)在攪拌反應釜中，按步驟(a)的配比先加入水和氫氧化鈉或氫氧化鉀，攪拌溶解， 再按步驟(a)的配比加入二硫化碳液體，溫度控制在5 30°C，然后按步驟(a)的配比邊攪拌邊加入硅酸鹽礦物粘土，繼續(xù)攪拌5 30min，使之混合均勻，并控制反應溫度為5 45 0C ；(c)將步驟(b)制得的混合物直接灌裝到一個或多個密閉容器中，存放在5 45°C的環(huán)境溫度下，使之繼續(xù)進行熟化反應2小時以上，即得到糊狀或膏狀產(chǎn)物。
4.如權(quán)利要求3所述的黏土基黃原酸鹽的濕法制備方法，其特征是，所述的氫氧化鈉或氫氧化鉀為粉狀固體、片狀固體或工業(yè)液堿。
5.如權(quán)利要求3所述的黏土基黃原酸鹽的濕法制備方法，其特征是，還包括如下步驟(d)當要得到固體產(chǎn)物時，采用室溫下自然風干、室溫下離心機脫水干燥或密封罐真空干燥的方法，且干燥溫度不超過50°C，然后粉碎、過篩、包裝，得到固體黏土基黃原酸鹽。
6.如權(quán)利要求1至2所述的黏土基黃原酸鹽的干法制備方法，其特征是，包括如下步驟(a)所用原料及其重量配比為硅酸鹽礦物粘土氫氧化鈉或氫氧化鉀二硫化碳 水=1 (0.08 0.6) (0.15 1) (0.2 1)，其中硅酸鹽礦物粘土為80目以上，氫氧化鈉或氫氧化鉀粉碎至60目以上；(b)在高速散熱捏合機中，將步驟(a)的原料全部加入，控制反應溫度在45°C以下，充分攪拌5 30min，使之混合均勻；(c)將步驟(b)的固體產(chǎn)物密封存放在5 45°C的環(huán)境溫度下，使之繼續(xù)進行熟化反應2小時以上，即得到固體產(chǎn)物。
7.如權(quán)利要求6所述的黏土基黃原酸鹽的干法制備方法，其特征是，還包括如下步驟(d)在溫度不超過50°C下，粉碎、造粒、包裝，即得到固體黏土基黃原酸鹽產(chǎn)品。
8.如權(quán)利要求1所述的黏土基黃原酸鹽在重金屬離子凝聚劑中的應用。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學品材料，主要涉及黏土基黃原酸鹽和黏土基黃原酸鹽的制備方法及其應用。本發(fā)明提供了一種黏土基黃原酸鹽類化合物。另一目的是提供一種黏土基黃原酸鹽的制備方法及其應用。黏土基黃原酸鹽類化合物和制備方法，該化合物是將各種礦物粘土堿化后加入二硫化碳改性或接枝反應后形成的，方法簡單，可操作性強，成本低廉、易于大規(guī)模生產(chǎn)和推廣應用。更特別地，本發(fā)明提供的黏土基黃原酸鹽類化合物可作為新型高效的重金屬離子凝聚劑，能夠應用在廢水治理、土壤修復、濕法冶金、環(huán)境保護和生態(tài)建設等領(lǐng)域，具有操作簡單易行、快速方便、金屬離子去除率高、固液分離容易等特點。黏土基黃原酸鹽類化合物是一種環(huán)境友好的功能材料，在其他領(lǐng)域也有廣闊的應用前景。
文檔編號B01J20/30GK102463104SQ201010554890
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者王永斌 申請人:王永斌