一种基于铁镁铝类水滑石吸收与还原Cr(VI)的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于重金属吸附与还原的类水滑石的制备及应用，具体步骤包括：a）以通式Mg6‑xFexAl2(OH)16CO3·4H2O (x=0.3~1.2)为目标，按化学计量比称取各原料，在镁原料、铁原料、铝原料中加入去离子水形成溶液A，在碱金属和碳酸盐原料中加入去离子水形成溶液B；b）将溶液A滴加到溶液B中，并将所形成的混合悬浊液倒入高压反应釜中，升至120~180℃进行热处理。最后，经抽滤、洗涤及干燥后形成Mg6‑xFexAl2(OH)16CO3·4H2O样品；c）将样品加入到重铬酸钾溶液中，每2h取一组上清液做吸附率测试，同时检测材料中Cr(Ⅵ)的还原程度。本发明专利技术制备的铁镁铝类水滑石对重金属有良好的吸附能力，并通过Fe2+对重金属的还原分离实现该材料的循环使用。该方法操作简单，吸附还原效率高，成本低，不会造成二次污染。 1

A method for absorption and reduction of Cr (VI) based on ferric magnesia hydrotalcite like compounds

The invention relates to the preparation and application of a kind of hydrotalcite for heavy metal adsorption and reduction. The specific steps include: a) taking the general formula Mg6 xFexAl2 (OH) 16CO3 / 4H2O OH (x=0.3~1.2) as the target, taking each raw material according to the chemical metering ratio, adding deionized water to the magnesium raw material, iron raw material and aluminum raw material to form the solution A, in the alkali metal and in the alkali metal. The carbonate raw material is added to the deionized water to form the solution B; b) drops the solution A into the solution B, and pour the mixed suspension into the high pressure reactor and increase to 120~180 C for heat treatment. Finally, after the filtration, washing and drying, the samples of Mg6 xFexAl2 (OH) 16CO3. 4H2O; c) were added to the potassium dichromate solution, and a group of supernatants per 2H was taken to test the adsorption rate, and the reduction degree of Cr (VI) in the material was detected. The iron - magnesium - aluminum hydrotalcite prepared by the invention has good adsorption capacity for heavy metals, and the recycling of the material is realized by the reduction and separation of heavy metals through Fe2+. The method is simple in operation, high in adsorption reduction efficiency and low in cost, and will not cause two pollution. One

【技术实现步骤摘要】
一种基于铁镁铝类水滑石吸收与还原Cr(VI)的方法
本专利技术涉及一种用于重金属吸收与还原的铁镁铝类水滑石的制备及应用，具体为Mg6-xFexAl2(OH)16CO3·4H2O的制备方法，属于环境功能材料及重金属处理

技术介绍
含铬废水主要来自采矿、冶金、电镀、制革及重铬酸盐生产等行业。工业生产中产生的铬渣如果露天堆放，受雨雪淋浸，所含的铬被溶出渗入地下水或进入河流、湖泊中会严重污染环境。在重金属污染种类中，铬污染排在第二位。铬的毒性与其存在价态有关，环境中的铬主要以Cr(III)和Cr(VI)两种价态存在，Cr(III)以阳离子形式存在，而Cr(VI)则以铬酸根阴离子形式存在，其中Cr(VI)比Cr(III)毒性高上百倍，并易被人体吸收且在体内蓄积，引起鼻炎、结核病、腹泻、支气管炎、皮炎等疾病。意识到Cr(VI)的环境及生态危害，国内外许多学者投身于Cr(VI)的环境治理中，在酸性条件下，Cr(VI)的氧化性和稳定性均较强，很难被氧化降解。目前，去除水体或铬渣浸出液中Cr(VI)的方法主要有化学沉淀法、离子交换法、吸附法、膜分离法、电解还原法和化学试剂还原法等，其中吸附法应用最为广泛。与其他方法相比，吸附法具有去除率高、操作简便、吸附剂可再生等优点，广泛用于含铬废水的处理。目前研究较多的吸附吸附剂主要有天然矿物质、农林废弃物、聚合物、树脂、微生物絮凝剂以及炭(碳)质吸附剂等。但是，吸附法只是把Cr(VI)从一相转移到另一相中，不仅不能从根本上去除Cr(VI)，而且在后续Cr(VI)的处理过程中极易产生二次污染。在一定条件下，如果促使高毒性Cr(VI)向无毒性Cr(III)的转变，可有效避免铬对环境的二次污染。然而，目前仍在寻求一种有效集Cr(VI)吸附及还原为Cr(III)一体的材料与方法。
技术实现思路
本专利技术针对当前Cr(VI)吸附材料存在的缺陷，提供一种还原型Fe(II)参与的Mg6-xFexAl2(OH)16CO3·4H2O类水滑石制备方法。本专利技术以铁镁铝盐为原料，低温水热法制备。该方法原料低廉、工艺简单，且使用Fe(II)部分取代Mg(II)，为Cr(VI)向Cr(III)的转变提供还原环境，实现Cr(VI)的环保循环吸附，有效避免二次污染，为实际含铬废水的绿色处理提供理论指导与技术支持。为实现上述目的，本专利技术制备Mg6-xFexAl2(OH)16CO3·4H2O类水滑石及其吸附还原Cr(VI)的步骤包括：a）按化学计量比称取含镁原料、含铁原料、含铝原料及碱金属氢氧化物与碳酸盐原料，在含镁原料、含铁原料、含铝原料中加入去离子水形成均匀溶液A，在碱金属氢氧化物和碳酸盐原料中加入去离子水形成均匀溶液B；其中，化学计量比以掺杂Fe(II)的Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O为目标产物，其通式为Mg6-xFexAl2(OH)16CO3·4H2O，Fe掺杂量x：0.3~1.2；b)磁力搅拌下将溶液A滴加到溶液B中，并将所形成的混合悬浊液倒入高压反应釜中，60~80℃下预热1h后再升至120~180℃进行6~18h的热处理。最后，经洗涤、抽滤及干燥后形成Mg6-xFexAl2(OH)16CO3·4H2O样品；c)将样品加入到6组配置好的重铬酸钾溶液中，待充分搅拌后，每间隔2h取其中一组的上清液做吸附率测试，同时检测吸附材料中Cr(VI)的还原程度。其中，所述含镁原料为硝酸镁或氯化镁；所述含铁原料为硝酸亚铁或氯化亚铁；所述含铝原料为硝酸铝或氯化铝；所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾；所述的碱金属碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾。步骤a中，限定Fe(II)掺杂量为0.3~1.2，由于Fe(II)为还原剂，含量太小时，无法有效还原Cr(VI)为Cr(III)；含量过高时，无法保持原水滑石的层状结构。步骤b中，Mg6-xFexAl2(OH)16CO3·4H2O的干燥处理在真空干燥箱内进行，以免大量的Fe2+在使用前被氧化成Fe3+。优选的，步骤a中原料初始浓度为0.2mol/L~0.6mol/L。优选的，步骤b中滴加溶液A的速度为10~30滴/min。优选的，步骤b中预热温度为60~80℃。优选的，步骤b中水热反应在温度为120~180℃下进行。优选的，步骤c中所有重铬酸钾溶液初始浓度为80~100mg/L。本专利技术的有益效果：本专利技术以铁镁铝盐为原料，低温水热法制备。该方法原料低廉、工艺简单，且使用Fe(II)部分取代Mg(II)，为Cr(VI)向Cr(III)的转变提供还原环境，有效避免二次污染，实现Cr(VI)的环保循环吸附，为实际含铬废水的绿色处理提供理论指导与技术支持。附图说明图1为本专利技术实施例1所得Mg5.7Fe0.3Al2(OH)16CO3·4H2O的XRD图，由图1可知：实施例1所得荧光材料的XRD结果为与标准类水滑石结构的衍射峰相符，且未明显出现Fe(II)或其他杂质峰。图2为本专利技术实施例1所得吸附材料的Cr(VI)吸附率图，由图2可知：实施例1所得Mg5.7Fe0.3Al2(OH)16CO3·4H2O材料对Cr(VI)有明显的吸附，且比未掺杂Fe(II)的镁铝水滑石吸附效果好。图3为本专利技术实施例1吸附后的Mg5.7Fe0.3Al2(OH)16CO3·4H2O的Fe元素的XPS图，由图3的Fe2p峰可知：进入类水滑石结构的Fe(II)经氧化后转变为Fe(III)，意味着为吸附后的Cr(VI)提供了还原环境。图4为本专利技术实施例1吸附后的Mg5.7Fe0.3Al2(OH)16CO3·4H2O的Cr元素的XPS图，由图4可知：吸附在类水滑石上的Cr(VI)，经Fe2+还原后转变为无毒的Cr(III)，避免了后期处理时的二次污染。图5为本专利技术实施例2所得Mg5.4Fe0.6Al2(OH)16CO3·4H2O的XRD图，由图5可知：实施例2所得荧光材料的XRD结果为与标准类水滑石结构的衍射峰相符，且未明显出现Fe(II)或其他杂质峰。图6为本专利技术实施例2所得吸附材料的Cr(VI)吸附率图，由图6可知：实施例2所得Mg5.4Fe0.6Al2(OH)16CO3·4H2O材料对Cr(VI)有明显的吸附，且比未掺杂Fe(II)的镁铝水滑石吸附效果好。图7为本专利技术实施例3所得Mg4.8Fe1.2Al2(OH)16CO3·4H2O的XRD图，由图7可知：实施例3所得荧光材料的XRD结果为与标准类水滑石结构的衍射峰相符，且未明显出现Fe(II)或其他杂质峰。图8为本专利技术实施例3所得吸附材料的Cr(VI)吸附率图，由图8可知：实施例3所得Mg4.8Fe1.2Al2(OH)16CO3·4H2O材料对Cr(VI)有明显的吸附，且比未掺杂Fe(II)的镁铝水滑石吸附效果好。具体实施方式本专利技术制备Mg6-xFexAl2(OH)16CO3·4H2O类水滑石及其吸附还原Cr(VI)的步骤包括：a)按化学计量比称取含镁原料、含铁原料、含铝原料及碱金属氢氧化物与碳酸盐原料，在含镁原料、含铁原料、含铝原料中加入去离子水形成均匀溶液A，在碱金属氢氧化物和碳酸盐原料中加入去离子水形成均匀溶液B；其中，化学计量比以掺杂Fe(II)的Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O为目标产物，其通式为Mg6-xFexAl2(OH)16CO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术采用水热法制备Mg6‑xFexAl2(OH)16CO3·4H2O吸附材料，步骤包括：

【技术特征摘要】
1.本发明采用水热法制备Mg6-xFexAl2(OH)16CO3·4H2O吸附材料，步骤包括：a）按化学计量比称取含镁原料、含铁原料、含铝原料及碱金属氢氧化物与碳酸盐原料，在含镁原料、含铁原料、含铝原料中加入去离子水形成均匀溶液A，在碱金属氢氧化物和碳酸盐原料中加入去离子水形成均匀溶液B；其中，化学计量比以Fe2+掺杂的Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O为目标产物，其通式为Mg6-xFexAl2(OH)16CO3·4H2O，Fe掺杂量x：0.3~1.2；b)磁力搅拌下将溶液A滴加到溶液B中，并将所形成的混合悬浊液倒入高压反应釜中，60~80℃下预热1h后再升至120~180℃进行6~18h的热处理；最后，经洗涤、抽滤及干燥后形成Mg6-xFexAl2(OH)16CO3·4H2O样品；c)将样品加入到6组配置好的重铬酸钾溶液中，待充分搅拌后，每间隔2h取其中一组的上清液做吸附率测试，同时检测吸附材料中Cr(Ⅵ)的还原程度；其中，所述含镁原料为硝酸镁或氯化镁；所述含铁原料为硝酸亚铁或氯化亚铁；所述含铝原料为硝酸铝或氯化铝；所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾；所述的碱金属碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾。2.根据权利要求1所述的Mg6-xFexAl2(OH)16CO3·4H2O的制备方法，其特征在于，步骤a中含铁原料使用的是低价Fe2+盐。3.根据权利要求1或2所述的Mg6-xFexAl2(OH)1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文涛，周东升，严桂林，陈显飞，张佩聪，王益群，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川,51