交联成型累托石研究

收稿日期：2005-10-18修回日期：2005-11-10
作者简介：石眺霞，女，24岁，在读硕士，从事环境材料的研制与应用。

基金项目：湖北省科技厅(20002P 1813)，湖北省教育厅(2000A24014)，武汉市科委(20026002098)，湖北名流累托石科技股份有限公司资助
[试验研究]
交联成型累托石研究
石眺霞1，孙家寿1，王志强2，熊 羲1
(1.武汉工程大学环境与城市建设学院，武汉 430073；2.武汉理工大学，武汉 430070)
摘要：以累托石为原料，制备钛交联成型累托石，并以钛交联成型累托石在水中的稳定时间和其对含磷废水的去除率确
定制备钛交联成型累托石的最佳条件。

试验证明所得交联成型累托石样品在水中的稳定时间大于96h，且对含磷模拟废水的去除率可达75%以上。

关键词：成型；焙烧；交联累托石
中图分类号：P579;TD985 文献标识码：A 文章编号：1007-9386(2006)01-0033-03
The Study of Ti-pillared Rectorite Formatted
Shi Tiaoxia 1
, Sun Jiashou 1
, Wang Zhiqiang 2
, Xiong Xi
1
(1.College of Environmental and Civil Engineering,Whuhan Chemical Technology University,Wuhan, 430073;
2. Wuhan University of Technology, Wuhan, 430070)
Abstract: The paper introduced the producing of Ti-pillared rectorite and the comparison of stable-time of Ti-pillared rectorite formatted and the experiment of dealing with phosphate wastewater . The result showed : the comparison of stable-time of Ti-pillared rectorite formatted more than 96h . And the phosphate adsorption ratio reached to 75% .
Key words: formation; calcinations; pillared rectorite
累托石或交联累托石用于处理废水的研究已经取得一定成效
[1-3]
，但在这些研究中都是以粉末或悬
浮液状态对废水进行处理，在实际废水污水处理设备运行过程中，粉末或悬浮液状态的累托石会堵塞淤积，使得污水处理设备无法正常运行。

基于这种情况，我们开始考虑将交联累托石成型用于污水处理。

TiO 2是重要的光催化材料，自20世纪80年代面世以来，TiO 2一直是科技界的研究热点。

本研究在利用TiO 2柱撑累托石处理废水的基础上[1]
制备钛交联累托石，然后经焙烧成型进行污水处理。

1 试验原料及制备方法1.1 试验原料
钠化累托石样品(NaR)，湖北名流累托石科技股份有限公司提供，累托石含量为70%～80%。

其化学组成为(%)：SiO 244.31、TiO 22.46、Al 2O 335.60、Fe 2O 31.50、CaO4.05、MgO0.35、K 2O1.12、Na 2O 1.24、P 2O 50.41、S0.54、C0.21、H 2O +
7.26、H 2O -6.34、LOI8.23。

1.2 交联剂的配置
此次试验配置两种类型的TiO 2溶胶(Ⅰ型和Ⅱ型)作为交联剂，其配制方法如下：
Ⅰ型：将110mL无水乙醇在剧烈搅拌下加入30mL
钛酸四正丁酯中，搅拌20min制成溶液A；将30mL蒸馏水用1mol/LHNO 3调节pH值为5后，向其中加入2.5g 氧氯化锆(ZrClO 2·8H 2O)，在剧烈搅拌条件下将溶液A加入上述溶液中继续搅拌30min，制成溶液B。

Ⅱ型：准确量取17mL钛酸四正丁酯，溶于67mL 无水乙醇中，再加入5mL二乙醇胺，搅拌2h后，加入0.5mL蒸馏水，继续搅拌10min。

最后加入少量(1mL)乙酰丙酮，搅拌10min后即可得到清澈透明的TiO 2溶胶。

交联成型累托石：将配制好的交联剂溶胶按一定比例在不断搅拌下加入5%(质量比)的累托石悬浮液中，搅拌30min，静置24h，过滤后成型，60℃烘干后焙烧。

根据所用的交联剂将所得交联成型累托石分为Ⅰ型和Ⅱ型。

1.3 交联成型累托石处理模拟废水
交联成型累托石对模拟废水处理步骤：成型累
表4 不同浓度累托石悬浮液交联
托石小球投入模拟废水→吸附废水中污染物→测定残留污染物浓度。

1.4 交联成型累托石性能评价方法
通过测试在不同交联反应时间(h)、交联剂用量(mL)、焙烧温度(℃)、焙烧时间(h)等条件下制备的成型交联累托石小球在水中保持稳定的时间(min、h或d )来评价其成型效果。

以交联成型累托石对磷的去除率来评价其吸附性能。

磷的去除率由下式计算：
η＝[(C o -C 1)/C o ]×100%
式中η为PO 43-
的去除率(%)；C 0、C 1分别为处理前后PO 43-的浓度(mg/L)。

2 交联成型累托石试验2.1 原土成型试验
将累托石原料过80目筛备用。

取一定量原土加适量水制备成小球，并将原土累托石小球从300℃到900℃每隔100℃焙烧1～3h，共得到21个样品，分别对这21个样品在水中的稳定性进行测试，结果见表1。

2.2 交联成型试验
分别取5.0、7.5、10.0mL配制好的交联剂溶胶在不断搅拌下加入5g(5%，质量比)累托石悬浮液中制备成钛交联成型累托石。

将所制备钛交联成型累托石从300℃到600℃每隔100℃焙烧1～3h，共得到12个样品，分别对这12个样品在水中的稳定性进行测试，结果如表2所示。

表2 不同焙烧条件下交联累托石小球在水中的稳定时间
表1、表2结果表明，如果先成型再交联，则需要将制备好的原土累托石小球在900℃下焙烧1～3h，才能保证累托石小球在进行交联浸渍时不会发生打块崩裂，但是900℃的高温已经破坏了累托石原有的结构，大大降低了其吸附活性。

故采用先交联再成型的方法制备钛交联累托石。

而交联累托石小球在500℃以上焙烧1h在水中的稳定时间已超过24h，故焙烧时间以1h为基础。

2.3 焙烧温度对交联成型累托石稳定性的影响
在其他条件相同情况下分别将Ⅰ型和Ⅱ型交联成型累托石在500、550、600℃下焙烧1h，将所得样品分别浸入相同体积的蒸馏水中，并比较其在水中保持稳定的时间。

试验结果如表3所示。

表3结果表明：Ⅰ型累托石小球在水中的稳定性远不及Ⅱ型累托石小球。

而且Ⅰ型交联剂所需试剂的用量也大于Ⅱ型交联剂的用量，其成本较高，故采用Ⅱ型TiO 2溶胶作为交联剂，制备成型交联累托石。

2.4 累托石悬浮液浓度对交联成型累托石稳定性的影响
改变累托石悬浮液的浓度在搅拌状态下分别加入5mLⅡ型TiO 2溶胶，继续反应30min，静置24h后过滤成型。

成型的累托石小球自然凉干后分成三份，分别于500、550、600℃下焙烧1h，自然冷却，按1.4方法检验其在水中的稳定时间。

试验结果如表4所示。

石眺霞等：交联成型累托石研究
由以上结果不难看出对于同一累托石悬浮液浓度来说，焙烧500℃小球的稳定性高于其他两种温度下焙烧的小球，在焙烧500℃小球中5%累托石悬浮液制备的样本在水中稳定性最高。

因此确定累托石悬浮液的浓度为5%，焙烧温度为500℃。

2006年第1期 中国非金属矿工业导刊 总第52期2.5 交联反应时间对交联成型累托石稳定性的影响
按2.4确定的条件改变交联反应时间，考察交联反应时间对成型累托石在水中稳定性的影响。

试验结果如表5所示。

2.7 交联成型累托石处理含磷废水
按1.3确定的方法以1g/50mL的比例投入含磷1.76g的模拟废水(pH值＝5.00)中，浸泡24h后测定模拟废水中残余的磷含量。

试验结果如表7所示。

结果表明在此条件下交联成型累托石对磷的去除率随交联剂用量的增加而呈上升的趋势。

以上结果说明陈化时间大于24h 时成型累托石在水中的稳定性较高，时间过短交联不完全，而超过24hTiO 2溶胶易变色，为了防止变色而发生的负面影响并保证较好的交联效果，交联陈化时间确定为24h。

2.6 交联剂用量对成型累托石稳定性的影响
按2.5确定的条件改变交联剂的用量考察交联剂用量对成型累托石在水中稳定性的影响。

试验结果如表6所示。

以上结果表明交联剂的用量(mL)与悬浮液中累托石的量(g)比应大于或等于1∶1，才能保证成型累托石小球在水中能较长时间维持其形态。

除了2.5mL 样品外，其余三个样品在水中的稳定性都比较好，为此将用这三个样品分别对模拟含磷废水进行处理，比较其处理效果的优劣，从而确定交联剂的用量。

3 结论
试验结果表明：当交联反应时间为24h 、交联剂用量为7.5mL、累托石悬浮液浓度为5%(质量比)制备交联累托石后过滤成型，成型后的交联累托石在500℃下焙烧1h所得的样品形态稳定，可在水中长时间浸泡；将其投入pH值＝5、浓度为1.76mg/L的含磷模拟废水中经过24h吸附，磷的去除率可达75%以上，残余浓度为0.44mg/L。

通过对成型交联累托石在水中的稳定性进行初步探讨，本人认为：成型交联累托石的制备，应尽可能提高成型交联累托石在水中的稳定时间和对废水的处理效率。

[参考文献]
[1]石眺霞,孙家寿,张泽强,等.累托石层孔材料在废水处理中的应用(Ⅶ)——制药废水处理[J ].武汉化工学院学报,2003,26(3):31-34.
[2]孙家寿,张泽强,沈静,等.累托石层孔材料在废水处理中的应用研究(Ⅲ)——含硝基苯类废水处理[J ].武汉化工学院学报,2003,25(1):43-45.
[3]秦海燕.光辐照层柱累托石处理垃圾渗滤液的研究[D ].中国地质大学硕士学位论文,2003. [编辑 杨越]
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信 息
在线生产自洁玻璃出炉
具有我国自主产权的在线镀膜自洁玻璃最近在中国耀华集团公司所属股份公司二线在线试验成功，并形成了批量生产能力。

经国家建筑材料测试中心检测，产品性能达到英国皮尔金顿公司同类产品水平。

耀华成为世界上第3家能够在线生产自洁玻璃的公司，填补了国内空白。

该玻璃在受到太阳光中紫外线照射后，膜层能使附着在玻璃表面的有机污染物降解为小分子化合物蒸发。

在受到雨水或自来水冲刷时，在玻璃膜表层形成亲水膜，灰尘等无机污染物很容易被冲走，不留水痕。

C r 3+改性膨润土除酚
以Cr 3+改性膨润土，使膨润土中铬含量明显增加，层间距扩大，用于处理对苯二酚废水，最大去除率可达90%以上，且铬改性膨润土吸附对苯二酚平衡后，溶液接近中性，吸附符合Langmuir等温式。

在强酸强碱及不同浓度的对苯二酚废水条件下，铬离子基本不溶出，不产生二次污染。

与天然钙基土、钠改性膨润土吸附对苯二酚对比试验表明，吸附率由大到小依次为：铬改性膨润土＞天然钙基土＞钠改性膨润土。

吸附后的铬改膨润土可通过加热、酸、碱再生。

碱再生效果好于酸再生。

(嘉禾摘编)。