一种高能研磨制备稀土负载膨润土及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高能研磨制备稀土负载膨润土及其制备方法 (High-energy grinding preparation of rare earth-loaded bentonite and preparation method thereof ) 是由 李青春 瞿军 李想 徐莉娟 王聪 于 2020-12-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种高能研磨制备稀土负载膨润土及其制备方法,涉及稀土负载膨润土的制备方法技术领域。一种高能研磨制备稀土负载膨润土的制备方法,包括：将膨润土置入高能球磨机中进行研磨,所述研磨完成后获得弱晶态膨润土；将所述弱晶态膨润土投入多稀土溶液中搅拌；搅拌完成后,进行板框过滤,之后再次重复所述搅拌操作,搅拌完成后板框过滤水洗,烘干即可获得稀土负载膨润土。本发明通过高能研磨使膨润土粒径降低,同时其晶体结构也被部分破坏形成弱晶态的膨润土,更有利于后续稀土负载膨润土的制备。(The invention provides a high-energy grinding preparation method of rare earth loaded bentonite and a preparation method thereof, and relates to the technical field of preparation methods of rare earth loaded bentonite. A preparation method for preparing rare earth loaded bentonite by high-energy grinding comprises the following steps: putting the bentonite into a high-energy ball mill for grinding, and obtaining weak crystalline state bentonite after grinding; putting the weak crystalline state bentonite into a multi-rare earth solution and stirring; and after stirring, performing plate-and-frame filtration, repeating the stirring operation again, filtering and washing the obtained product by using a plate-and-frame filter after stirring, and drying to obtain the rare earth-loaded bentonite. The invention reduces the particle size of the bentonite through high-energy grinding, and simultaneously the crystal structure of the bentonite is also partially destroyed to form the weak crystalline state bentonite, thereby being more beneficial to the subsequent preparation of the rare earth load bentonite.)
技术领域
本发明涉及稀土负载膨润土的制备方法技术领域，特别涉及一种高能研磨制备稀土负载膨润土的制备方法。
背景技术
近年来在水环境污染中，一系列毒害大、难降解、具有持久性和生物累积效应的污染物，如卤代烃有机物、工业重金属废水、土壤废弃物污染等等，这些污染问题越来越成为人们关注的热点。
稀土负载膨润土即可以用于有机合成催化剂，催化有机酯化反应，又可以用作绿色安全、无生态风险的水体修复剂，将地表水体中的无机磷固定，防止水华现象的产生。无论是作为有机合成催化剂还是作为水处理剂，膨润土的稀土负载量对材料的最终性能具有决定性的作用。稀土负载膨润土主要通过离子交换获得，将膨润土破碎后投入高浓度稀土溶液搅拌，搅拌一定时长后，稀土离子通过离子交换作用进入膨润土的晶体结构，随后固液分离即可获得稀土负载膨润土产品。
本发明的发明人发现，现有技术中制备稀土负载膨润土的方法，膨润土未经处理直接与稀土容易搅拌，膨润土稀土负载量低，膨润土实际负载稀土量远低于其理论负载容量，导致产品实际应用性能较差。因此亟需一种制备方式能够有效提升稀土负载膨润土的负载量。
发明内容
为解决背景技术中存在的至少一个问题，本发明提出一种高能研磨制备稀土负载膨润土及其制备方法，采用研磨钠基膨润土并且进行多次搅拌过滤的方式实现稀土负载膨润土的负载率提升。
根据本发明的一个方面，一种高能研磨制备稀土负载膨润土的制备方法，包括：将膨润土置入高能球磨机中，研磨介质选用3mm-8mm钢球，钢球填充率为10％-30％，球料比为20/1-10/1，研磨离心加速度为5G-30G，进行研磨，所述研磨完成后获得弱晶态膨润土；将所述弱晶态膨润土投入多稀土溶液中搅拌；搅拌完成后，进行板框过滤，之后再次重复所述搅拌操作，搅拌完成后板框过滤水洗，烘干即可获得稀土负载膨润土。
进一步可选的，所述高能球磨机为搅拌磨、行星球磨机和振动磨中的一种。
进一步可选的，所述研磨的时间为5min-10min。
进一步可选的，所述搅拌的时间为24-48小时。
进一步可选的，所述膨润土为钠基膨润土，所述钠基膨润土的纯度为70％-90％，阳离子交换容量CEC为0.6mmol/g-1.2mmol/g。
进一步可选的，所述多稀土溶液为氯化镧、氯化铈、氯化钇、氯化铕溶液的一种或者几种。
进一步可选的，所述多稀土溶液的浓度为0.5mol/L-2mol/L。
进一步可选的，所述板框过滤采用的设备为带反冲洗的板框压滤机。
根据本发明的另一个方面，一种高能研磨制备稀土负载膨润土，其特征在于，所述高能研磨制备稀土负载膨润土主要含有：主活性成分、杂质成分和辅助成分；所述主活性成分为稀土，占总重量的1-10％，所述杂质成分选自石英、方解石、长石、云母中的一种或几种，占总重量的5～25％，所述辅助成分为膨润土，占总重量的70％～90％。
进一步可选的，所述稀土负载膨润土用于有机合成催化剂或者水处理剂的用途。
本发明的有益效果在于：
1.本发明通过高能研磨使膨润土粒径降低，同时其晶体结构也被部分破坏形成弱晶态的膨润土，更有利于后续稀土负载膨润土的制备。
2.本发明通过改变弱晶态膨润土层状结构，即通过高能球磨作用发生相对滑移和活化，层间阳离子的可交换性得到极大的提高，在稀土溶液中能够最大限度的交换稀土离子进入膨润土的层间，稀土负载量非常接近膨润土的理论稀土最大负载量，从而使稀土负载膨润土的负载量得到提升。
附图说明
图1示出了本发明实施例中一种高能研磨制备稀土负载膨润土的制备方法流程图。
具体实施方式
现在将参照若干示例性实施例来论述本发明的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。
如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。
实施例1：
根据本发明的一个实施例，一种有机合成用稀土负载膨润土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将100公斤钠基膨润土(阳离子交换容量CEC1mmol/g)，置于行星球磨机中，研磨介质在本实施例中优选地选用5mm钢球，钢球填充率为20％，球料比20/1，研磨离心加速度为30G，研磨时间为5min；
(2)将上述研磨完成后的钠基膨润土置入0.5M氯化镧稀土溶液中搅拌，液固比25/1，搅拌24小时完成后沉淀抽出上清液，再加入0.5M氯化镧稀土溶液至液固比为25/1，再次搅拌24小时。
(3)搅拌完成后，采用带反冲洗重置的板框式压滤机压滤反冲洗，得到稀土负载膨润土湿料；
(4)在100℃干燥温度下干燥12h，随后破碎得到有机合成用稀土负载膨润土。
在本实施例中采用有机催化酯化反应来体现有机合成用稀土负载膨润土的制备方法所制备出的稀土负载膨润土的使用性能，详见表1：
表1：实施例1：有机催化酯化反应
实施例2：
根据本发明的一个实施例，一种水处理用稀土负载膨润土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将30公斤钠基膨润土(阳离子交换容量CEC 1.2mmol/g)，置于搅拌磨，研磨介质在本实施例中优选地选用3mm钢球，钢球填充率为30％，球料比20/1，研磨离心加速度为5G，研磨时间为20min；
(2)将上述研磨完成后的钠基膨润土置入多稀土溶液(0.5M氯化镧、0.5M氯化铈、0.5M氯化钇)中搅拌，液固比25/1，搅拌24小时完成后沉淀抽出上清液，再加入多稀土溶液(0.5M氯化镧、0.5M氯化铈、0.5M氯化钇)至液固比为25/1，再次搅拌24小时。
(3)搅拌完成后，采用带反冲洗重置的板框式压滤机压滤反冲洗，得到稀土负载膨润土湿料；
(4)在100℃干燥温度下干燥12h，随后破碎得到水处理用稀土负载膨润土。
实施例3：
根据本发明的一个实施例，一种水处理用稀土负载膨润土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20公斤钠基膨润土(阳离子交换容量CEC 1mmol/g)，置于振动磨，研磨介质在本实施例中优选地选用8mm钢球，钢球填充率为20％，球料比10/1，研磨离心加速度为10G，研磨时间为15min；
(2)将上述研磨完成后的钠基膨润土置入多稀土溶液(0.5M氯化钕、0.5M氯化铈、0.5M氯化镨)中搅拌，液固比20/1，搅拌48小时完成后沉淀抽出上清液，再加入多稀土溶液(0.5M氯化钕、0.5M氯化铈、0.5M氯化镨)至液固比为20/1，再次搅拌48小时。
(3)搅拌完成后，采用带反冲洗重置的板框式压滤机压滤反冲洗，得到稀土负载膨润土湿料；
(4)在100℃干燥温度下干燥12h，随后破碎得到水处理用稀土负载膨润土。
实施例4
根据本发明的一个实施例，一种水处理用稀土负载膨润土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将50公斤钠基膨润土(阳离子交换容量CEC1.1 mmol/g)，置于行星球磨机中，研磨介质在本实施例中优选地选用3mm钢球，钢球填充率为20％，球料比20/1，研磨离心加速度为20G，研磨时间为10min；
(2)将上述研磨完成后的钠基膨润土置入多稀土溶液(2M氯化镧、2M氯化铈)中搅拌，液固比25/1，搅拌24小时完成后沉淀抽出上清液，再加入多稀土溶液(2M氯化镧、2M氯化铈)至液固比为25/1，再次搅拌24小时。
(3)搅拌完成后，采用带反冲洗重置的板框式压滤机压滤反冲洗，得到稀土负载膨润土湿料；
(4)在100℃干燥温度下干燥12h，随后破碎得到有机合成用稀土负载膨润土。
实施例5
根据本发明的一个实施例，一种水处理用稀土负载膨润土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将50公斤钠基膨润土(阳离子交换容量CEC1.1 mmol/g)，置于搅拌磨机中，研磨介质在本实施例中优选地选用3mm钢球，钢球填充率为10％，球料比10/1，研磨离心加速度为30G，研磨时间为20min；
(2)将上述研磨完成后的钠基膨润土置入多稀土溶液(2M氯化镧、2M氯化铈)中搅拌，液固比25/1，搅拌24小时完成后沉淀抽出上清液，再加入多稀土溶液(2M氯化镧、2M氯化铈)至液固比为25/1，再次搅拌24小时。
(3)搅拌完成后，采用带反冲洗重置的板框式压滤机压滤反冲洗，得到稀土负载膨润土湿料；
(4)在100℃干燥温度下干燥12h，随后破碎得到有机合成用稀土负载膨润土。
实施例2-5的技术方案采用地表水固化磷的试验来验证各实施例所制备得到的稀土负载膨润土的使用性能，详见表2：
表2：
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