一種十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸附劑的制備方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，適于含油污水的除油凈化，特別涉及一種十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土的制備方法及其在水處理中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國工業(yè)化的飛速發(fā)展，對石油的需求量越來越大，油品的使用越來月廣泛，產(chǎn)生了大量的含有污水。含油廢水主要來源于石油工業(yè)的采油、煉油、貯油、運輸以及石油化工生產(chǎn)等過程，油品進入水體后，會在表層形成水膜，阻止氧氣溶入水體，從而導(dǎo)致水體缺氧、生物死亡、造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前我國頒布的《中華人民共和國海洋環(huán)境保護法》等法規(guī)規(guī)定，含油廢水最高允許排放濃度為10 mg/L。所以，含油廢水的處理成為當(dāng)下石油化工產(chǎn)業(yè)和環(huán)境保護等多個領(lǐng)域亟待解決的問題。吸附法是眾多處理工藝中的一種，近年來國內(nèi)外許多學(xué)者對吸附法處理含油廢水的研究多集中在提高吸附劑的吸附效率，探究吸附劑的改性方法等。其吸附法具有工藝簡單，吸附率高，適用范圍廣，性質(zhì)穩(wěn)定等特點在污水處理中得到廣泛應(yīng)用。用于含油廢水吸附的吸附劑有活性炭、膨脹石墨、改性膨潤土、改性粉煤灰、蛇紋石、凹凸棒石、沸石等。高賽男等研究了采油廢水生物處理法出水活性炭吸附試驗，(高賽男等.采油廢水生物處理法出水活性炭吸附試驗研究.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010-12,33(12): 56 - 65);王淑釗等研究了膨脹石墨對含油廢水的吸附性能，(王淑釗等.膨脹石墨對含油廢水的吸附性能研究.科技創(chuàng)新導(dǎo)報.2012 (22):7-8);舒明勇等研究了改性膨潤土處理乳化液廢水的試驗，舒明勇等.改性膨潤土處理乳化液廢水的試驗研究.化學(xué)工程師，2012(8): 34-38);鄧慧等研究了粉煤灰去除含油廢水的應(yīng)用，(鄧慧等我國利用粉煤灰去除含油廢水的應(yīng)用研究.粉煤灰，2012(3): 10-14)。
[0003]資源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)今世界的兩大主要問題，因此，利用天然資源，開發(fā)可行的、綠色經(jīng)濟、環(huán)境友好型產(chǎn)品和技術(shù)將成為可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢，可以加強我國應(yīng)對突發(fā)性嚴(yán)重污染事件的應(yīng)變處理能力，對環(huán)境保護、維持生態(tài)平衡，維護社會安全與穩(wěn)定具有十分重要的作用。硅藻是一種單細(xì)胞的藻類，個體很小，一般為Ιμπι至數(shù)毫米。當(dāng)這種水生植物死亡后，殘骸在海洋會湖泊中沉積，形成硅藻土。硅藻土在礦物學(xué)上屬蛋白石結(jié)構(gòu)，其化學(xué)成分主要是二氧化硅，含有少量的氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉和有機質(zhì)。硅藻土是一種多孔性、密度小、比表面積大、吸附性好，耐高溫、絕緣等優(yōu)良性質(zhì)，因此被廣泛應(yīng)用于化工、石油、建材、食品等工業(yè)領(lǐng)域。但是，一些特殊吸附的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)柙逋恋馁|(zhì)量和性能要求較高，而我國硅藻土礦雖資源豐富，但質(zhì)量普遍不高，使其在許多方面的應(yīng)用受到限制。因此，硅藻土的提純、改性是提高硅藻土應(yīng)用的重要手段。本申請采用十一碳烯酰胺丙基甜菜堿對硅藻土進行化學(xué)改性制備一種吸油的材料用于污水的水處理中，開發(fā)硅藻土的新用途。
[0004]十一碳烯酰胺丙基甜菜堿，淡黃色透明黏稠液體，易溶于水，具有優(yōu)良的性能，極低刺激性的兩性表面活性劑，本品是一種雙官能團化合物，含烷基官能團和酰胺基官能團，具有優(yōu)良的吸油性能。用十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性的材料具有很強的親油性，是很好的吸油材料。
[0005]經(jīng)檢索，未見使用十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土的制備方法，并將其應(yīng)用到污水處理中油的吸附報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是提供一種^^一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土的制備方法，另一目的是將制備的十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土作為吸附劑應(yīng)用到廢水處理中。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0008]一種十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土的制備方法，其特征在于該方法具有以下工藝步驟:
(1)硅藻土的預(yù)處理:將硅藻土用140目的篩子過篩，按固液比為lg:3mL，將硅藻土加入到2mol/L HCl水溶液中，溫度升至80?90°C，攪拌反應(yīng)30?40 min，冷卻后，過濾，用水洗滌至中性，干燥，得到預(yù)處理硅藻土 ；
(2)有機化硅藻土:在反應(yīng)器中，按如下組成質(zhì)量百分比加入:無水乙醇:46?56%，3-氯丙基三甲氧基硅烷:16-26%，攪拌溶解，再加入預(yù)處理硅藻土: 22-32%，各組分之和為百分之百，溫度升至50?60°C，回流反應(yīng)6?8 h，冷卻后，固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，干燥，得到有機化硅藻土 ；
(3)十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土制備方法:在反應(yīng)器中，按如下組成質(zhì)量百分比加入去離子水:45?55%，十一碳烯酰胺丙基甜菜堿:8?18%，攪拌溶解，再加入有機化硅藻土: 28?38%，混合均勻，再加入質(zhì)量百分濃度為30%的雙氧水:5~8%，各組分之和為百分之百，于65±2°C恒溫、攪拌、回流反應(yīng)4?6 h，冷卻后固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，過濾，干燥，得到十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土。
[0009]步驟(2)中所述固液分離后的濾液再添加5~8%質(zhì)量百分比的3-氯丙基三甲氧基硅烷后，可繼續(xù)使用。
[0010]步驟(3)中所述固液分離后的濾液再添加2~5%質(zhì)量百分比的十一碳烯酰胺丙基甜菜堿后，可繼續(xù)使用。
[0011]本發(fā)明的另一目的是提供將制備的十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土作為吸附劑應(yīng)用到廢水中油脂處理，廢水中油脂包括:原油、柴油、潤滑油、機油、植物油、汽油。
[0012]使用方法包括靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附:將制備好的十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土用去離子水浸泡I?2h，按靜態(tài)法吸附；按動態(tài)法吸附，將吸附劑裝入吸附柱，含油脂的廢水以流速為6.0 mL/min通過。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點及效果是:
(1)本發(fā)明獲得的十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的機械強度，吸附容量大，最大吸附容量221.5mg/g，反復(fù)使用次數(shù)可達10次以上；
(2)本發(fā)明獲得的十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土對水體中各種油脂(如原油、柴油、潤滑油、機油、植物油、汽油等)均有較好吸附和洗脫，吸附效率高，吸附的速度快，解吸性能好，能夠在較寬的酸堿范圍內(nèi)使用；
(3)合成的過程要求的條件容易控制，能耗低，操作簡單，再生資源利用，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0014](4)合成過程的廢液可重復(fù)使用，無三廢排放，環(huán)保。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
(1)硅藻土的預(yù)處理:將硅藻土用140目的篩子過篩，按固液比為lg:3mL，將硅藻土加入到2moI/L HCl水溶液中，溫度升至85 °C，攪拌反應(yīng)35 min，冷卻后，過濾，用水洗滌至中性，干燥，得到預(yù)處理硅藻土；
(2)有機化硅藻土:在反應(yīng)器中，分別加入:無水乙醇:63mL, 3-氯丙基三甲氧基硅烷:20g，攪拌溶解，再加入預(yù)處理硅藻土: 30g，溫度升至550C，回流反應(yīng)7 h，冷卻后，固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，干燥，得到有機化硅藻土 ；
(3)十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土制備方法:在反應(yīng)器中，分別加入去離子水:50mL，-|碳稀酰胺丙基甜菜堿:13g，攪拌溶解，再加入有機化娃藻土: 3 Ig，混合均勾，再加入質(zhì)量百分濃度為30%的雙氧水:6 mL，于65 土 2 °C恒溫、攪拌、回流反應(yīng)5 h，冷卻后固液分離，分離后的固體用去離子水洗滌，洗至濾液呈中性為止，過濾，干燥，得到十一碳烯酰胺丙基甜菜堿改性硅藻土。
[0016]實施例2
(1)硅藻土的預(yù)處理:將硅藻土用140目的篩子過篩，按固液比為lg:3mL，將硅藻土加入到2mol/L HCl水溶液中，溫度升至80°C，攪拌反應(yīng)40min，冷卻后，過濾，用水洗滌至中性，干燥，得到預(yù)處理硅藻土；
(2)有機化硅藻土:在反應(yīng)器中，分別加入:無水乙醇:70mL, 3-氯丙基三甲氧基硅烷:16g，攪拌溶解，再加入預(yù)處理硅藻土: 28g，溫度升至500C，回流反應(yīng)8 h，冷卻后，固液分離，分離后的固