CN109046260B - 巯基功能化凹凸棒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及巯基功能化凹凸棒及其制备方法,属于土壤重金属钝化领域。巯基功能化凹凸棒的制备方法,将3‑巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇、水、PEG‑20000和凹凸棒混匀,搅拌反应7~8h,得到产物,然后水洗产物至中性,烘干得到巯基功能化凹凸棒;其中,3‑巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的体积比为1:4~6:13~15;PEG‑20000用量为凹凸棒重量的0.3~2%;3‑巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的总体积与凹凸棒的质量比为50~100mL:1g。本发明改性后的凹凸棒除了具有原土所有的吸附性,离子交换性,羟基络合性外,还具有使金属离子形成硫化物从而被固定、钝化的能力,对重金属的吸附能力大大提高。

Description

巯基功能化凹凸棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及巯基功能化凹凸棒及其制备方法,属于重金属钝化领域。
背景技术
凹凸棒(又名坡缕石)是一种层链状过渡结构的以含水富镁硅酸盐为主的天然粘土矿。凹凸棒具有优良的离子吸附性能,大的比表面积和分散性能,在重金属污染土壤钝化修复上具有广阔的应用前景。然而,凹凸棒原矿对重金属吸附容量有限,吸附选择性和吸附作用力不强。因此,开发高效、适用范围广、低成本的改性凹凸棒钝化剂是解决问题的关键。
研究显示,巯基对Cd、Cu、Pb、As、Hg等重金属有很强的络合能力,能很好地固定重金属离子,且不易脱附。
目前,凹凸棒的应用主要集中在肥料、阻燃剂、食品加工、药用、废水处理等方面,没有对进行改性用作钝化剂的相关专利,本项目研究有助于填补国内在这方面知识产权的空白。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种巯基功能化凹凸棒的制备方法,该材料对重金属有很好的钝化作用。
巯基功能化凹凸棒的制备方法:将3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇、水、PEG-20000和凹凸棒混匀,搅拌反应7~8h,得到产物,然后水洗产物至中性,烘干得到巯基功能化凹凸棒;其中,3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的体积比为1:4~6:13~15;PEG-20000用量为凹凸棒重量的0.3~2%;3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的总体积与凹凸棒的质量比为50~100mL:1g。
优选的,先将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶于乙醇中,再与水、PEG-20000和凹凸棒混匀。
优选的,3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的体积比为1:5:14。
优选的,PEG-20000用量为凹凸棒重量的0.5%。
优选的,3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的总体积与凹凸棒的质量比为50mL:1g。
优选的,搅拌时间为7小时。
优选的,搅拌反应在10~35℃下进行。
优选的,产物的烘干温度为60~80℃,更优选烘干温度为80℃。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种对重金属Cd等吸附力强、饱和吸附容量大、吸附稳定的改性凹凸棒。
巯基功能化凹凸棒,由上述的巯基功能化凹凸棒的制备方法制备而成。
本发明还提供一种巯基功能化凹凸棒作为重金属污染土壤钝化剂的应用。
本发明的有益效果:
1、本发明改性后的凹凸棒除了具有原土所有的吸附性,离子交换性,羟基络合性外,还具有使金属离子形成硫化物从而被固定、钝化的能力,对重金属的吸附能力大大提高。常温下凹凸棒原土对Cd的饱和吸附容量为1.95mg/g。改性凹凸棒土对Cd的饱和吸附容量可达40.12mg/g。改性后凹凸棒土对镉的吸附容量大大提高,提高了20倍。
2、本发明选择天然凹凸棒,采用硅烷偶联的方法,嫁接巯基,为研发大吸附容量、环境友好、吸附选择性好的重金属污染土壤钝化剂提供新的途径。
附图说明
图1为实施例1制得的巯基功能化凹凸棒的红外光谱图。
图2为未改性的凹凸棒的红外光谱图。
图3为实施例1制得的巯基功能化凹凸棒的XRD图。
图4为未改性的凹凸棒的XRD图。
图5为未改性凹凸棒对镉(Ⅱ)的饱和吸附容量
图6为改性后凹凸棒对镉(Ⅱ)的饱和吸附容量
图7为不同的乙醇浓度改性凹凸棒时,改性土对镉离子(镉离子浓度为100μg/mL)的吸附率
图8为不同的表面活性剂复合改性凹凸棒时,改性土对镉离子(镉离子浓度为200μg/mL)的吸附率。
图9为PEG-20000用量为大用量时对改性土吸附镉离子(Ⅱ)的影响
图10为PEG-20000用量为低用量时对改性土吸附镉离子(Ⅱ)的影响
图11为改性时pH对改性土吸附镉离子(Ⅱ)的影响
图12为改性固液比对改性土吸附镉离子(Ⅱ)的影响
图13为改性时间对改性土吸附镉离子(Ⅱ)的影响
具体实施方式
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种巯基功能化凹凸棒的制备方法,该材料对重金属有很好的钝化作用。
巯基功能化凹凸棒的制备方法:将3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇、水、PEG-20000和凹凸棒混匀,搅拌反应7~8h,得到产物,然后水洗产物至中性,烘干得到巯基功能化凹凸棒;其中,3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的体积比为1:4~6:13~15;PEG-20000用量为凹凸棒重量的0.3~2%;3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的总体积与凹凸棒的质量比为50~100mL:1g。
由于3-巯丙基三甲氧基硅烷溶于乙醇,不溶于水,为了增加3-巯丙基三甲氧基硅烷分散性,有利于其嫁接到凹凸棒,优选的,先将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶于乙醇中,再与水、PEG-20000和凹凸棒混匀。其中,乙醇和水的作用是作为溶剂。本发明PEG-20000的作用是作为表面活性剂,可以大大改善凹凸棒的巯基嫁接效率,提高改性凹凸棒对重金属的吸附效率。
本发明将3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇、水、PEG-20000和凹凸棒混匀后得到的悬浮液,其pH约为8。
本发明的搅拌反应时间为7~8h,反应时间的延长或缩短均会降低改性凹凸棒对重金属的吸附率。
本发明限定了3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的体积比为1:4~6:13~15。不在该配比范围内时,制得的改性凹凸棒对重金属的吸附率较低。
本发明限定了3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的总体积与凹凸棒的质量比为50~100mL:1g,不在该配比范围内时,制得的改性凹凸棒对重金属的吸附率较低。
本发明限定PEG-20000用量为凹凸棒重量的0.3~2%,不在该配比范围内时,制得的改性凹凸棒对重金属的吸附率较低。
优选的,当3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的体积比为1:5:14,即乙醇浓度为25%时,改性凹凸棒对镉的吸附率最高。
优选的,PEG-20000用量为凹凸棒重量的0.5%,在该用量时,制得的改性凹凸棒对镉的吸附率最高。
优选的,3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的总体积与凹凸棒的质量比为50mL:1g,在该用量时,制得的改性凹凸棒对镉的吸附率最高。
优选的,搅拌时间为7小时,在该反应时间时,制得的改性凹凸棒对镉的吸附率最高。
优选的,搅拌反应在10~35℃下进行。如果改性温度在60℃和80℃时,凹凸棒土很容易粘黏到一起,黏附在杯壁和搅拌子上,无法正常改性;而改性温度为40℃时,改性土在洗土时大量粘黏到玻璃棒和离心管壁上,无法正常洗土;在常温和低温0℃能够完成改性操作。而在低温下,制得的材料对镉的吸附率较低。
优选的,产物的烘干温度为60~80℃,更优选烘干温度为80℃。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种吸附率高、饱和吸附量大和吸附效果稳定的改性凹凸棒。
巯基功能化凹凸棒,由上述的巯基功能化凹凸棒的制备方法制备而成。
本发明还提供一种巯基功能化凹凸棒作为重金属污染土壤钝化剂的应用。使用时,可以将制得的巯基功能化凹凸棒研磨至200目使用。
本发明实验中,对镉的吸附实验方法为:称取0.25g巯基化凹凸棒加入到50mL锥形瓶,加入25mL一定初始浓度的含镉和KNO3吸附溶液,本次实验用到两种不同浓度的吸附溶液:(1)初始浓度含100mg/L镉离子、0.1mol/L KNO3的吸附溶液,(2)初始浓度含200mg/L镉离子、0.1mol/L KNO3的吸附溶液。KNO3的作用是调节体系离子强度,固液比为1:100,然后把溶液的pH调为6-7,在恒温振荡器中室温下恒温振荡1h。静置片刻,将上清液转移至离心管,3000r/min离心10min,取上清液,然后稀释100倍,用火焰原子吸收测定吸附后溶液的镉离子浓度。计算吸附率和吸附量。
本发明实施例中,所述的3-巯丙基三甲氧基硅烷的体积浓度指的是:3-巯丙基三甲氧基硅烷的体积浓度=3-巯丙基三甲氧基硅烷的体积:(水+3-巯丙基三甲氧基硅烷+乙醇)
所述的乙醇的体积浓度指的是:乙醇的体积浓度=乙醇的体积:(水+3-巯丙基三甲氧基硅烷+乙醇)的总体积
所述的固液比指的是:固液比=凹凸棒的重量:(水+3-巯丙基三甲氧基硅烷+乙醇)的体积。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述,并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1制备巯基化凹凸棒
将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶解在乙醇中,加水得到混合液;再将凹凸棒与PEG-20000加入到混合液中混合,调节pH为8,在磁力搅拌器上常温搅拌8h,然后用up水洗至中性,放置在80℃的烘箱中烘干,研磨至200目得到巯基化凹凸棒。其中,混合液中,3-巯丙基三甲氧基硅烷的体积浓度为5%,乙醇体积浓度为25%;凹凸棒加入量为按凹凸棒的重量:混合液的体积为1g:100mL加入;PEG-20000固体的加入量为凹凸棒重量的0.5%。
该巯基化凹凸棒的红外光谱图如图1所示,XRD图如图3所示;改性前凹凸棒的红外光谱图如图2所示,XRD图如图4所示。
从图1和图2中我们可以知道,改性前后大部分红外吸收峰没有变化,在3400-3500cm-1和1600cm-1处的吸收峰分别由-OH的伸缩振动和弯曲振动引起的,1050cm-1与480cm-1处分别为Si-O-Si的伸缩振动和弯曲振动,530cm-1处是Si-O-Mg的弯曲振动吸收峰。而巯基化凹凸棒在2928cm-1处有明显的吸收峰,该峰由巯丙基三甲氧基硅烷中的C-H伸缩振动产生的,表明了巯基成功嫁接在凹凸棒上。由于改性剂的添加量较少,为原土的0.5%,改性凹凸棒中的巯基峰不明显。
从图3和图4中我们可以知道,经巯基改性后的凹凸棒衍射峰的位置和形状与原土相比没有明显变化,只是衍射峰的强度有所减弱,说明巯基改性并没有破坏凹凸棒自身的晶体结构。
测试改性后材料对镉的饱和吸附容量,结果如表1和图6所示。未改性凹凸棒材料对镉的饱和吸附容量,结果图5所示。
表1
Figure BDA0001805049780000051
从表1、图5、图6可以看出,凹凸棒改性前后对镉的吸附容量随镉的初始浓度增加而增加,随后达到饱和。常温下原土对Cd的实验饱和吸附容量为1.95mg/g。改性土对Cd的实验饱和吸附容量为40.12mg/g。改性后凹凸棒土对镉的吸附容量大大提高,提高了20倍。3-巯丙基三甲氧基硅烷很好地溶于乙醇溶液,凹凸棒在聚乙二醇的作用下,很好地分散在水溶液中,通过搅拌作用,3-巯丙基三甲氧基硅烷偶联到凹凸棒的表面和层间,3-巯丙基三甲氧基硅烷上的巯基对Cd、Cu、Pb、As、Hg等重金属有很强的络合能力,能很好地固定重金属离子,且不易脱附。因此改性后的凹凸棒除了具有原土所有的吸附性,离子交换性,羟基络合性外,还具有使金属离子形成硫化物从而被固定、钝化的能力,对重金属的吸附能力大大提高。
实施例2乙醇浓度对改性土吸附镉(Ⅱ)离子的影响
将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶解在乙醇中,加水得到混合液;再将凹凸棒与PEG-20000加入到混合液中混合,调节pH为8,在磁力搅拌器上常温搅拌8h,然后用up水洗至中性,放置在80℃的烘箱中烘干,研磨至200目得到巯基化凹凸棒。其中,混合液中,3-巯丙基三甲氧基硅烷的体积浓度为5%,乙醇体积浓度为10~35%;凹凸棒加入量为按凹凸棒的重量:混合液的体积为1g:100mL加入;PEG-20000固体的加入量为凹凸棒重量的2%。
测试得到的巯基化凹凸棒对镉(镉离子浓度为100μg/mL)的吸附率,结果如图7和表2所示。
表2
Figure BDA0001805049780000052
Figure BDA0001805049780000061
由图7和表2可以看出随着乙醇浓度的增加,改性土对镉的吸附率先增加后减少,当体系中乙醇浓度为20~30%,改性效果较好,当乙醇浓度为25%时,材料对100μg/mL Cd最大吸附率为98.55%,吸附效果最好。乙醇在体系中最重要的作用是作为溶剂,3-巯丙基三甲氧基硅烷不溶于水,溶于乙醇,增加3-巯丙基三甲氧基硅烷分散性,有利于其嫁接到凹凸棒。
实施例3表面活性剂复合改性对改性土吸附镉(Ⅱ)离子的影响
将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶解在乙醇中,加水得到混合液;再将凹凸棒与表面活性剂加入到混合液中混合,调节pH为8,在磁力搅拌器上常温搅拌8h,然后用up水洗至中性,放置在80℃的烘箱中烘干,研磨至200目得到巯基化凹凸棒。其中,混合液中,3-巯丙基三甲氧基硅烷的体积浓度为5%,乙醇体积浓度为25%;凹凸棒加入量为按凹凸棒的重量:混合液的体积为1g:100mL加入;表面活性剂的加入量为凹凸棒重量的10%。
测试采用不同表面活性剂改性得到的巯基化凹凸棒对镉(镉离子浓度为200μg/mL)的吸附率,结果如图8和表3所示。
表3
表面活性剂 吸附率(%) 表面活性剂 吸附率(%)
NaF 20.68 CTAB 24.78
Na<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub> 26.93 PEG-1500 60.46
SDS 30.66 PEG-20000 74.21
图8和表3是加入不同表面活性剂作为辅助改性剂时,改性材料对镉离子(镉(Ⅱ)离子浓度为200μg/mL)的吸附率,本研究选择了六种表面活性剂,分别为氟化钠(NaF),硅酸钠(Na2SiO3),十二烷基硫酸钠(SDS),十六烷基溴化铵(CTAB),聚乙二醇-1500(PEG-1500),聚乙二醇-20000(PEG-20000)。由图8和表3可以得出加入PEG-20000改性时材料对镉的吸附效果最好,对200μg/mL镉其吸附率为74.21%。聚乙二醇是非离子型环氧乙烷缩合物,易溶于水、乙醇等溶剂,它也与许多极性较高的物质有良好的相溶性,在此次改性过程中一方面充当分散剂的作用,可以使凹凸棒分散性更好,便于巯基嫁接,另一方面,聚乙二醇结构中含羟基,能与金属离子形成络合物。
实施例4 PEG-20000用量对改性土吸附镉(Ⅱ)离子的影响
将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶解在乙醇中,加水得到混合液;再将凹凸棒与PEG-20000加入到混合液中混合,调节pH为8,在磁力搅拌器上常温搅拌8h,然后用up水洗至中性,放置在80℃的烘箱中烘干,研磨至200目得到巯基化凹凸棒。其中,混合液中,3-巯丙基三甲氧基硅烷的体积浓度为5%,乙醇体积浓度为25%;凹凸棒加入量为按凹凸棒的重量:混合液的体积为1g:100mL加入;PEG-20000固体的加入量为凹凸棒重量的0~25%。
测试得到的巯基化凹凸棒对镉(镉离子浓度为200μg/mL)的吸附率,结果如表4、图9和图10所示。
表4
PEG-20000用量(%) 吸附率(%) PEG-20000用量(%) 吸附率(%)
5 82.58 0 79.68
7.5 66.92 0.1 83.7
10 66.31 0.3 93.12
12.5 60.57 0.5 94.46
15 67.21 1 93.92
20 38.47 2 90.95
25 37.24
表4、图9和图10都是PEG-20000用量对改性土吸附效果的影响,图9是大用量范围的实验,由图中可以看出随着表面活性剂用量增加,吸附率反而不断降低,其实验结果表明表面活性剂可能在更低用量时改性土的吸附效果会更好;图10显示了更低用量时,改性土的吸附效果,结果表明PEG-20000在用量为0.3%-2%时材料对镉有较好的吸附效果,对200μg/mL镉吸附率在90%以上。
实施例5改性时pH对改性土吸附镉(Ⅱ)离子的影响
将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶解在乙醇中,加水得到混合液;再将凹凸棒与PEG-20000加入到混合液中混合,调节pH为6~10,在磁力搅拌器上常温搅拌8h,然后用up水洗至中性,放置在80℃的烘箱中烘干,研磨至200目得到巯基化凹凸棒。其中,混合液中,3-巯丙基三甲氧基硅烷的体积浓度为5%,乙醇体积浓度为25%;凹凸棒加入量为按凹凸棒的重量:混合液的体积为1g:100mL加入;PEG-20000固体的加入量为凹凸棒重量的0.5%。
测试得到的巯基化凹凸棒对镉(镉离子浓度为200μg/mL)的吸附率,结果如图11和表5所示。
表5
pH 吸附率(%) pH 吸附率(%)
6 74.72 9 53.5
7 82.37 10 51.23
8 91.9
由表5和图11可以看出改性土的吸附率随着pH增大先增大后减小,当pH=8时,改性土对镉离子的吸附率达到最大,对200μg/mL镉其吸附率为91.9%。故在本实验中,当凹凸棒土悬浮液的pH为8时,改性效果最好。
实施例6改性固液比对吸附镉(Ⅱ)离子的影响
将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶解在乙醇中,加水得到混合液;再将凹凸棒与PEG-20000加入到混合液中混合,调节pH为8,在磁力搅拌器上常温搅拌8h,然后用up水洗至中性,放置在80℃的烘箱中烘干,研磨至200目得到巯基化凹凸棒。其中,混合液中,3-巯丙基三甲氧基硅烷的体积浓度为5%,乙醇体积浓度为25%;凹凸棒加入量为按凹凸棒的重量:混合液的体积为1g:10~100mL加入;PEG-20000固体的加入量为凹凸棒重量的0.5%。
测试得到的巯基化凹凸棒对镉(镉离子浓度为200μg/mL)的吸附率,结果如图12和表6所示。
表6
固液比 吸附率(%) 固液比 吸附率(%)
1:10 67 1:75 88.5
1:20 65.7 1:100 88.6
1:50 97.6
由图12和表6可知:复合改性时随着固液比不断增大,改性土对镉离子(Ⅱ)的吸附率先增大后基本保持平稳,其中当固液比为1:50~1:100时,材料对镉吸附效果最好,对200μg/mL镉其吸附率达到90%以上。
实施例7改性时间对吸附镉(Ⅱ)离子的影响
将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶解在乙醇中,加水得到混合液;再将凹凸棒与PEG-20000加入到混合液中混合,调节pH为8,在磁力搅拌器上常温搅拌3~12h,然后用up水洗至中性,放置在80℃的烘箱中烘干,研磨至200目得到巯基化凹凸棒。其中,混合液中,3-巯丙基三甲氧基硅烷的体积浓度为5%,乙醇体积浓度为25%;凹凸棒加入量为按凹凸棒的重量:混合液的体积为1g:50mL加入;PEG-20000固体的加入量为凹凸棒重量的0.5%。
测试得到的巯基化凹凸棒对镉(镉离子浓度为200μg/mL)的吸附率,结果如表7和图13所示。
表7
时间(h) 吸附率(%) 时间(h) 吸附率(%)
3 16.27 7 95.55
4 16.09 8 87.71
5 20.96 10 63.31
6 74.41 12 53.67
由表7和图13可知:随着改性反应时间越来越长,改性土其对镉离子(Ⅱ)的吸附效果呈先增加后减少的趋势。当改性时间为7~8h时,材料对镉吸附效果最好。
实施例8改性温度对吸附镉(Ⅱ)离子的影响
将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶解在乙醇中,加水得到混合液;再将凹凸棒与PEG-20000加入到混合液中混合,调节pH为8,在磁力搅拌器上搅拌8h,然后用up水洗至中性,放置在80℃的烘箱中烘干,研磨至200目得到巯基化凹凸棒。其中,混合液中,3-巯丙基三甲氧基硅烷的体积浓度为5%,乙醇体积浓度为25%;凹凸棒加入量为按凹凸棒的重量:混合液的体积为1g:50mL加入;PEG-20000固体的加入量为凹凸棒重量的0.5%。
测试不同搅拌温度得到的巯基化凹凸棒对镉(镉离子浓度为200μg/mL)的吸附率。
本实验在搅拌时,测试了搅拌温度为低温0℃,常温,40℃,60℃,80℃对改性效果的影响,结果发现:改性温度在60℃和80℃时,凹凸棒土很容易粘黏到一起,黏附在杯壁和搅拌子上,无法正常改性;而改性温度为40℃时,改性土在洗土时大量粘黏到玻璃棒和离心管壁上,无法正常洗土;在常温和低温0℃能够完成改性操作。进一步对镉的吸附实验表明,在常温改性得到的材料对200μg/mL镉吸附率达到98.42%,而0℃时改性得到的材料对200μg/mL镉吸附率仅为15.89%。

Claims (9)

1.巯基功能化凹凸棒的制备方法,其特征在于,将3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇、水、PEG-20000和凹凸棒混匀,在10-35℃温度下搅拌反应7~8h,得到产物,然后水洗产物至中性,烘干得到巯基功能化凹凸棒;其中,3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的体积比为1:4~6:13~15;PEG-20000用量为凹凸棒重量的0.3~2%;3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的总体积与凹凸棒的质量比为50~100mL:1g。
2.根据权利要求1所述的巯基功能化凹凸棒的制备方法,其特征在于,先将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶于乙醇中,再与水、PEG-20000和凹凸棒混匀。
3.根据权利要求1或2所述的巯基功能化凹凸棒的制备方法,其特征在于,3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的体积比为1:5:14。
4.根据权利要求1或2所述的巯基功能化凹凸棒的制备方法,其特征在于,PEG-20000用量为凹凸棒重量的0.5%。
5.根据权利要求1或2所述的巯基功能化凹凸棒的制备方法,其特征在于,3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的总体积与凹凸棒的质量比为50mL:1g。
6.根据权利要求1或2所述的巯基功能化凹凸棒的制备方法,其特征在于,搅拌时间为7小时。
7.根据权利要求1或2所述的巯基功能化凹凸棒的制备方法,其特征在于,产物的烘干温度为60~80℃。
8.巯基功能化凹凸棒,其特征在于,由权利要求1~7任一项所述的巯基功能化凹凸棒的制备方法制备而成。
9.权利要求8所述的巯基功能化凹凸棒作为重金属污染土壤钝化剂的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110129065A (zh) * 2019-04-02 2019-08-16 淮阴工学院 一种巯基功能化凹凸棒及其制备方法
CN112898987A (zh) * 2020-12-18 2021-06-04 中国科学院南京土壤研究所 一种去除土壤中重金属的磁性复合材料及其制备和应用
US11883772B2 (en) 2021-08-06 2024-01-30 Active Minerals International, Llc Product for metal adsorption
CN114854427B (zh) * 2022-06-13 2023-08-25 西北师范大学 一种凹凸棒石基重金属离子钝化剂及其制备方法和在土壤修复中的应用
CN115156283A (zh) * 2022-07-21 2022-10-11 成都理工大学 重金属污染土壤修复方法
CN115672261B (zh) * 2022-10-31 2024-02-20 江苏海洋大学 一种含巯基席夫碱侧基聚合物修饰的凹凸棒土及其制备方法
CN116116377B (zh) * 2023-01-10 2024-07-26 中国铁工投资建设集团有限公司 一种负载双金属氧化物的凹凸棒吸附剂的制备方法及其应用
CN117772139A (zh) * 2024-01-12 2024-03-29 成都理工大学 一种巯基乙酸修饰的磁性纳米粒子的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104528863A (zh) * 2014-12-09 2015-04-22 厦门理工学院 表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液中重金属的方法
CN107020296A (zh) * 2017-03-03 2017-08-08 太原工业学院 一种水分管理结合添加钝化剂修复稻田镉污染的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101254924A (zh) * 2008-04-09 2008-09-03 中国科学院化学研究所 表面接枝硅烷偶联剂的改性黏土及其制备方法和用途
CN104549166B (zh) * 2015-01-19 2017-01-11 华南理工大学 一种二巯基丙醇改性粘土矿物材料及其制备方法与应用
CN106732393A (zh) * 2016-12-09 2017-05-31 天津天润益康环保科技有限公司 一种Cd污染土壤及废弃物的高效淋洗吸附材料的制备方法及产品
CN107011918B (zh) * 2017-03-27 2019-11-08 成都理工大学 一种修复重金属污染土壤的巯基化膨润土及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104528863A (zh) * 2014-12-09 2015-04-22 厦门理工学院 表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液中重金属的方法
CN107020296A (zh) * 2017-03-03 2017-08-08 太原工业学院 一种水分管理结合添加钝化剂修复稻田镉污染的方法

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